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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种基于模型预测控制的盾构智能调向系统及控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117846629B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410048971.7，技术领域涉及：E21D9/093；该发明授权一种基于模型预测控制的盾构智能调向系统及控制方法是由张亚坤;谢明睿;龚国芳;王帅;周星海;郇泉;韩冬设计研发完成，并于2024-01-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于模型预测控制的盾构智能调向系统及控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于模型预测控制的盾构智能调向系统及控制方法。系统的盾构位姿测量模块采集盾构位姿数据并结合预设隧道设计轴线输出盾构位姿偏差值；数据采集模块采集并存储盾构参数；模型预测控制器接收盾构参数并输出推进油缸压力信号；油压位姿模块接收压力信号并调整盾构机位姿。方法包括：仿真系统设计模型预测控制器，构建智能调向系统；系统采集盾构数据并输出压力信号控制盾构机的推进油缸执行动作。本发明解决人工操作盾构机调向的问题，模型预测控制算法能够处理盾构调向过程中的耦合关系，更好适应系统变化和外部干扰，大大提升盾构智能化程度，同时有效解决了利用数学模型难以精确建立或无法建立复杂的盾构‑环境交互模型的弊端。

本发明授权一种基于模型预测控制的盾构智能调向系统及控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于模型预测控制的盾构智能调向系统，其特征在于，包括： 盾构位姿测量模块，用于采集盾构机在隧道掘进时的盾构位姿数据进而根据盾构位姿数据和预设隧道设计轴线输出盾构当前位姿偏差值； 数据采集模块，用于采集并存储盾构机的盾构当前位姿偏差值、盾构掘进参数、地质参数和盾构几何参数； 模型预测控制器，用于接收数据采集模块存储的盾构当前位姿偏差值、盾构掘进参数、地质参数和盾构几何参数进而输出各分区推进油缸压力信号； 油压位姿模块，用于接收各分区推进油缸压力信号并控制盾构机的各分区推进油缸执行动作以继续进行隧道掘进； 所述的模型预测控制器包括预测模型、优化算法、损失函数和约束条件，优化算法在约束条件下，计算出各分区推进油缸压力值并输出至预测模型，预测模型接收输入的盾构当前位姿偏差值、除盾构各分区推进油缸压力值外的当前盾构掘进参数、当前地质参数和盾构几何参数并处理后输出预测的盾构位姿偏差值至优化算法，同时更新损失函数，不断循环直至损失函数达到最小，最终输出当前时刻、当前状态下最优的各分区推进油缸压力值； 所述的损失函数具体如下： 损失函数=a×盾首水平偏差2+b×盾首垂直偏差2+c×盾尾水平偏差2+d×盾尾垂直偏差2+e×俯仰角2 其中，a、b、c、d和e分别为第一、第二、第三、第四和第五损失系数； 所述的约束条件包括根据各分区推进油缸实际允许最大、最小压力，从而约束优化算法输出的各分区推进油缸压力值范围；同时，约束条件还包括根据盾构推进油缸压力最大允许变化速率，从而约束优化算法输出的各分区推进油缸压力值的变化速率。

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