本发明提供了一种土压动态特性建模方法，包括采集控制系统的历史输入输出数据作为辨识数据；确定土压平衡盾构机土舱土压动态特性ARX模型结构；构建土压ARX模型参数的优化模型。本发明还提供了一种盾构机控制系统，包括数据采集模块、控制器、模型训练模块和预测控制模块。本发明还提供了一种盾构机，包括盾构机本体、推进机构和螺旋机。本发明基于ARX模型，对土仓压力与盾构机运行参数进行分析建模，在模型参数优化过程中考虑了土压系统动态模式约束，建立起土压平衡盾构机土舱土压的多步向前预测模型，以提高模型对土压系统动态行为的描述能力。本发明所建立的模型可用于土压控制器设计，为有效控制掘进过程中盾构机的密封舱压力提供了技术支持。