随着国内基础设施建设的进一步推进,全断面隧道掘进机（TBM）在城市地铁、海底隧道等工程领域将会发挥越来越重要的作用。TBM在掘进过程中经常遇到高硬度岩石、破碎带等复杂工况,其主机系统振动剧烈,导致关键部件快速失效,严重影响了隧道施工的安全和效率。针对以上问题,本文建立了考虑外部空间多点随机载荷、多源驱动和系统非线性的TBM主机系统动力学模型,揭示关键部件振动特性和系统振动传递规律,从而提出一种多子系统作用下TBM主机振动智能控制系统的设计方法。本文主要工作内容如下:（1）以某引水工程TBM为研究对象,建立其主机系统动力学模型,给出主轴承刚度、护盾-围岩接触刚度等内部参数的计算方法。根据滚刀布局特征和受力特点,基于试验载荷、仿真载荷和实测载荷,合成刀盘等效载荷谱,为动力学模型提供输入。（2）基于TBM主机结构参数和现场掘进参数完成动力学模型内部参数计算,搭建主机现场振动传感测试系统,通过多点实测振动数据对内部参数进行修正,修正后的动力学模型最大误差为30.89%。基于修正后的动力学模型,对系统关键部件的振动特性和系统振动传递规律进行分析。（3）基于TMD减振原理和护盾系统工作特点,完成TMD-TBM减振方案设计。搭建二自由度减振机构动力学模型并对其减振参数进行优化设计,基于动力学模型,通过仿真得到当系统外激励频率和幅值发生变化时,改变TMD系统阻尼参数可提高减振效果,减振率最大提高64.68%。基于此特性,提出MR-TMD-TBM减振方案。（4）针对所设计的MR-TMD-TBM减振结构方案,分别从减振参数设计、半主动控制算法和MR阻尼器动力学模型三方面建立MR-TMD-TBM系统机电耦合模型,对比控制系统采用不同算法时对关键部件的减振效果,确定了采用天棚算法的优越性。对比TBM系统、TMD-TBM系统和MR-TMD-TBM系统在典型工况下关键部件的振动响应,确定MR-TMD-TBM系统减振效果更加显著,可将机头架轴向加速度评价值最大降低8.3%,横向倾覆加速度评价值最大降低58.6%。（5）以机头架-左上/右上护盾为研究对象,搭建变阻尼TMD减振机构缩尺实验台,为减振方案的验证提供平台。搭建减振前后缩尺实验台动力学模型,对比关键部件振动响应,确定不同工况下系统的最优减振参数,以指导部件选型。通过有限元分析软件对主要承载部件进行强度和刚度校核,其应力和变形均处在安全范围内。