[發(fā)明專利]再生骨料透水混凝土BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811028476.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-04
• 公開（公告）號(hào): CN109359737B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳守開;汪倫焰;郭磊;陳家林;張豪;李欣;張楠;冉云龍;唐姍姍;王新來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04
• 代理公司: 鄭州明華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41162
• 代理人: 王明朗

1.一種再生骨料透水混凝土BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：確定輸入向量和輸出向量：輸入向量為透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、孔隙率和滲透系數(shù)這四個(gè)宏觀性能指標(biāo)中任意三個(gè)，輸出向量為不同于輸入向量中剩余的一個(gè)指標(biāo)；輸入向量包括多個(gè)神經(jīng)元，I_輸入＝I₁+I₂+I₃+I₄+I₅+b₁×1，式中：I₁＝w₁×i₁+w₂×i₂+w₃×i₃；I₂＝w₄×i₁+w₅×i₂+w₆×i₃；I₃＝w₇×i₁+w₈×i₂+w₉×i₃；I₄＝w₁₀×i₁+w₁₁×i₂+w₁₂×i₃；I₅＝w₁₃×i₁+w₁₄×i₂+w₁₅×i₃；w_1，2，3…為權(quán)重，i_{1，2，3}為輸入向量，b1為截距項(xiàng)；輸出向量常根據(jù)預(yù)測(cè)目的進(jìn)行人為確定，多數(shù)情況下為1個(gè)神經(jīng)元，式中：w_16...20為權(quán)重，

第二步：根據(jù)輸入向量、輸出向量構(gòu)造符合再生骨料透水混凝土關(guān)鍵性能預(yù)測(cè)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并根據(jù)實(shí)際預(yù)測(cè)精度要求，設(shè)定誤差閾值；建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中選擇單隱含層，其節(jié)點(diǎn)采用試湊法公式來確定：

式中：h為隱含層節(jié)點(diǎn)；m為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)；n為輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)；a為1-10之間的調(diào)節(jié)常數(shù)；

第三步：以所選取的影響因素的歷史數(shù)據(jù)生成輸入向量，以所對(duì)應(yīng)時(shí)刻輸出向量值的歷史數(shù)據(jù)作為期望輸出向量，得到訓(xùn)練樣本；將所述輸入向量輸入所構(gòu)造的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到實(shí)際輸出向量，即為再生骨料透水混凝土關(guān)鍵性能之一的預(yù)測(cè)值；以輸出向量預(yù)測(cè)值與輸出向量期望值的均方根誤差作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差反向傳播算法的輸入數(shù)據(jù)對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行循環(huán)往復(fù)訓(xùn)練，不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，直至輸出的預(yù)測(cè)值與期望值之間的誤差小于設(shè)定閾值且誤差平方和達(dá)到最小，得到訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

第四步：根據(jù)所選取的影響因素的待預(yù)測(cè)時(shí)刻的實(shí)際數(shù)據(jù)生成測(cè)試輸入向量，將測(cè)試輸入向量輸入訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，其輸出即為待預(yù)測(cè)時(shí)刻的再生骨料透水混凝土關(guān)鍵性能值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生骨料透水混凝土BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)分析方法，其特征在于，預(yù)測(cè)分析分3種情形：

(1)以劈拉強(qiáng)度、孔隙率及滲透系數(shù)作為輸入層，抗壓強(qiáng)度作為輸出層建立BP網(wǎng)絡(luò)模型，此處采用單隱含層，隱含層節(jié)點(diǎn)采用較常用的試湊法公式來確定：

式中：h為隱含層節(jié)點(diǎn)；m為輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)；n為輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)；a為1-10之間的調(diào)節(jié)常數(shù)；

(2)為形成較系統(tǒng)、完整的強(qiáng)-滲預(yù)測(cè)模型，從另一個(gè)角度對(duì)BP網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)做出調(diào)整，即采用RAPC抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度和孔隙率預(yù)測(cè)滲透系數(shù)，方法同(1)；

(3)為拓展RAPC多角度、深層次的模型結(jié)構(gòu)，除建模預(yù)測(cè)抗壓強(qiáng)度和滲透系數(shù)以外，對(duì)其余的2項(xiàng)性能指標(biāo)也進(jìn)行了嘗試，驗(yàn)證4項(xiàng)指標(biāo)彼此之間的可預(yù)測(cè)性，方法同(1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生骨料透水混凝土BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)分析方法，其特征在于，采用python軟件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練，隱含層傳遞函數(shù)采用logsig型函數(shù)，輸出層傳遞函數(shù)采用purelin函數(shù)，訓(xùn)練函數(shù)采用動(dòng)量反傳的梯度下降BP算法traingdm函數(shù)。