近年来,城市的快速发展使得地面可用空间逐渐变得越来越少,所以地下空间的开发和建设成为了城市未来发展的主要趋势。盾构施工法成为了目前地下、海底以及山体隧道建设的主要施工方法,其施工的主要设备为盾构机,其中土压平衡盾构机的应用范围最广。土压平衡盾构机,顾名思义,在盾构施工过程中是靠其密封舱内土压与工作面压力保持平衡来进行掘进施工的,若密封舱土压不能保持稳定状态将会导致地面的沉陷和凸起等灾难性事故发生。因此,为了避免事故发生,采用合理有效的方法来控制密封舱土压保持稳定具有实际意义。针对目前许多研究成果都是以单变量来控制密封舱土压平衡,而且大多是通过控制螺旋输送机转速来控制排土量,并且没有考虑时滞对密封舱土压的影响,为此,本文采用预测函数控制(PFC)算法理论对密封舱土压平衡控制进行研究。本文在对密封舱土压平衡控制进行机理分析以及密封舱土压与各参数之间关系的理论研究基础之上,提出了基于预测函数控制的盾构密封舱土压平衡控制方法。通过预测函数控制算法与盾构机土压平衡控制原理相结合,把推进速度和螺旋输送机转速作为输入量,密封舱土压作为输出量,即看作是双输入单输出系统,并在机理模型的基础上将时域函数转变为频域函数,建立了带有滞后环节的盾构机密封舱土压预测模型,利用预测函数控制算法设计了密封舱土压平衡预测函数控制器,根据预测函数算法并参考Smith预估控制思想推导求得推进速度与螺旋输送机转速的最优控制律。通过仿真验证,预测函数控制器可以有效快速的跟踪上密封舱土压力设定值,并且有效的克服了时滞对密封舱土压平衡所带来的影响,具有超调小,控制精度高,效果好,安全性较高的特点。