[發(fā)明專利]一種基于差異進(jìn)化支持向量機(jī)的坑外土體沉降預(yù)測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310088919.6
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103198215A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文生;吳作啟;崔鐵軍;由麗雯;楊逾;邵軍;張媛;孫琦;杜東寧
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基坑外土體沉降預(yù)測方法，其特征在于，其包括如下步驟：收集現(xiàn)場坑外土體沉降量、確定數(shù)據(jù)的大致變化規(guī)律為正切曲線、使用差異進(jìn)化算法(DE)對沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行正切擬合、DE的縮放因子F和交叉概率Cr合理選擇方法、支持向量機(jī)(SVM)決策函數(shù)的確定、SVM模擬沉降數(shù)據(jù)的生成和評價，收集現(xiàn)場坑外土體沉降量，在基坑施工現(xiàn)場，對施工過程中的坑外土體沉降按固定間隔時間進(jìn)行監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行檢測，形成時序序列向量；確定數(shù)據(jù)的大致變化規(guī)律為正切曲線，坑外土體沉降曲線按照正切曲線進(jìn)行計算；使用DE對沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行正切擬合，在已知沉降數(shù)據(jù)的變化趨勢是正切的情況下，使用差異進(jìn)化算法對該正切函數(shù)進(jìn)行擬合；DE的縮放因子F和交叉概率Cr合理選擇方法，使用差異進(jìn)化算法之前要確定F和?Cr的合理取值范圍；支持向量機(jī)(SVM)決策函數(shù)的確定，使用差異進(jìn)化算法擬合的正切函數(shù)即是決策函數(shù)；模擬沉降數(shù)據(jù)的生成和評價，SVM模型計算選用高斯基核函數(shù)，并參數(shù)C、γ、ε。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差異進(jìn)化支持向量機(jī)的坑外土體沉降預(yù)測方法，其特征在于，通過差異進(jìn)化算法(DE)，在確定坑外土體沉降函數(shù)的基本形式下，進(jìn)行參數(shù)反演，后將得到的解析式作為SVM的決策函數(shù)，再進(jìn)行核函數(shù)轉(zhuǎn)換，最終經(jīng)訓(xùn)練得到完備的SVM，進(jìn)行沉降數(shù)據(jù)的預(yù)測。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差異進(jìn)化支持向量機(jī)的坑外土體沉降預(yù)測方法，其特征在于，確定數(shù)據(jù)的大致變化規(guī)律為正切曲線，對實際坑外沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到將沉降數(shù)據(jù)擬合為正切曲線符合本算法要求。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正切曲線，其特征在于，擬合曲線形成過程為：曲線為?，取，其中A是調(diào)節(jié)參數(shù)，為相應(yīng)的值，通過A調(diào)節(jié)相應(yīng)B的取值范圍，模型如下：

模型中：K：橫向變形系數(shù)，調(diào)節(jié)擬合曲線擬合范圍X與實際數(shù)據(jù)監(jiān)測時間范圍對應(yīng)；L：縱向變形系數(shù)，調(diào)節(jié)擬合曲線擬合范圍Y與實際數(shù)據(jù)監(jiān)測沉降范圍對應(yīng)；C：縱向擬合系數(shù)，調(diào)節(jié)縱向平移程度；數(shù)列是對應(yīng)于的擬合沉降數(shù)據(jù)，分別為研究的開始離散點和結(jié)束離散點，?O值根據(jù)沉降數(shù)據(jù)的特點和經(jīng)驗研究的范圍(變化范圍)是，化簡得曲線基本形式表示如下：

。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差異進(jìn)化支持向量機(jī)的坑外土體沉降預(yù)測方法，其特征在于，使用差異進(jìn)化算法(DE)對沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行正切擬合(S3)、DE的縮放因子F和交叉概率Cr合理選擇方法(S4)，差異進(jìn)化算法（DE）的實施過程由種群初始化、變異、交叉和選擇四個操作步驟組成。

6.使用差異進(jìn)化算法時，重要的是縮放因子F和交叉概率Cr貢獻(xiàn)值的正確選擇，關(guān)于確定F和Cr的具體步驟：

收集現(xiàn)場監(jiān)測坑外土體沉降數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對數(shù)據(jù)有效性進(jìn)行分析，形成適合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

選擇作為反演分析模型；

(,)作為回歸函數(shù)擬合數(shù)據(jù)，以收斂最快且值最小為原則確定F和Cr；

利用確定的F和Cr和實際數(shù)據(jù)，建立二維反演參數(shù)識別與優(yōu)化模型；

以待反演參數(shù)(A,O)作為優(yōu)化變量，構(gòu)建回歸模型與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的最小二乘值函數(shù)，代入差異進(jìn)化算法，設(shè)定差異算法初值，按照差異進(jìn)化步驟進(jìn)行參數(shù)搜索；

算法收斂后，輸出獲得的(A,O)參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差異進(jìn)化支持向量機(jī)的坑外土體沉降預(yù)測方法，其特征在于，支持向量機(jī)(SVM)決策函數(shù)的確定，使用差異進(jìn)化算法擬合的正切函數(shù)作為SVM決策函數(shù)。