[發(fā)明專利]一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911187769.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111024929A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫振平;趙一鶴;冀言亮;黎碧云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/38
• 分類號(hào): G01N33/38
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發(fā)明涉及一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，包括：S1、收集樣本數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)包括N組原始輸入向量和對(duì)應(yīng)的原始輸出向量，其中，N＞50；S2、對(duì)原始輸入向量進(jìn)行初始化處理，得到初始化的輸入向量；S3、基于初始化的輸入向量和原始輸出向量，構(gòu)建徑向基函數(shù)模型；S4、基于樣本數(shù)據(jù)，對(duì)徑向基函數(shù)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的徑向基函數(shù)模型；S5、任意給定實(shí)際輸入向量，代入訓(xùn)練好的徑向基函數(shù)模型，以得到對(duì)應(yīng)的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用徑向基函數(shù)將輸入向量非線性映射至輸出向量，結(jié)合高斯函數(shù)作為非線性核函數(shù)，能夠快速收斂獲得全局最優(yōu)解，提高預(yù)測(cè)效率和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自冪數(shù)強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

自密實(shí)混凝土在流動(dòng)性、變形性和抗離析性方面具有良好性能，能夠自行流動(dòng)并填充框架和結(jié)構(gòu)空隙。自密實(shí)混凝土的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用減少了人工成本，并提高了混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。由于自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)涉及不同材料(如水泥，填料，骨料，外加劑等)及其用量，各材料組成之間存在不同程度的交互作用。尤其自密實(shí)混凝土膠凝材料用量大，減水劑摻量大，不同配合比對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度波動(dòng)情況規(guī)律復(fù)雜，若采用傳統(tǒng)方法，需要進(jìn)行巨量人工實(shí)驗(yàn)才能得到最佳的配合比。

與傳統(tǒng)的以水灰比為單因子的線性函數(shù)表達(dá)不同，需要通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化自密實(shí)混凝土配合比，才能保證自密實(shí)混凝土獲得最佳性能。然而人工試驗(yàn)測(cè)試工作量大，周期長(zhǎng)，因此有必要對(duì)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

現(xiàn)有技術(shù)大多采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)，比如：中國(guó)專利CN104034865A公開(kāi)了一種混凝土強(qiáng)度的預(yù)測(cè)方法，其利用非線性支持向量機(jī)回歸法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，結(jié)合樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練，以獲得混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型，中國(guó)專利CN106568647A提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，該方法通過(guò)引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓試驗(yàn)法和回彈法的混凝土強(qiáng)度值進(jìn)行分析來(lái)預(yù)測(cè)取芯法的混凝土強(qiáng)度值，中國(guó)專利CN107133446A公開(kāi)了一種預(yù)測(cè)超早強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度的方法，該方法通過(guò)非線性映射將樣本空間映射到一個(gè)高維特征空間中，同時(shí)支持向量機(jī)通過(guò)定義核函數(shù)將高維空間中的內(nèi)積運(yùn)算轉(zhuǎn)化為原空間中的核函數(shù)運(yùn)算，最終得以對(duì)超早強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

上述的幾種方法均是使用支持向量機(jī)或反向傳播學(xué)習(xí)算法(BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))，其訓(xùn)練樣本數(shù)量有限，無(wú)法處理大型數(shù)據(jù)庫(kù)，容易出現(xiàn)收斂速度慢以及預(yù)測(cè)過(guò)程中陷入局部最優(yōu)解的問(wèn)題，導(dǎo)致預(yù)測(cè)效率低、預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)尋找全局最優(yōu)解，加快收斂速度，從而有效提高預(yù)測(cè)效率和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

S1、收集樣本數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)包括N組原始輸入向量和對(duì)應(yīng)的原始輸出向量，其中，N＞50；

S2、對(duì)原始輸入向量進(jìn)行初始化處理，得到初始化的輸入向量；

S3、基于初始化的輸入向量和原始輸出向量，構(gòu)建徑向基函數(shù)模型；

S4、基于樣本數(shù)據(jù)，對(duì)徑向基函數(shù)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的徑向基函數(shù)模型；

S5、任意給定實(shí)際輸入向量，由訓(xùn)練好的徑向基函數(shù)模型對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，以得到對(duì)應(yīng)的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度預(yù)測(cè)值。

進(jìn)一步地，所述輸入向量為自密實(shí)混凝土配合比，所述輸出向量為自密實(shí)混凝土強(qiáng)度。

進(jìn)一步地，所述自密實(shí)混凝土配合比的成分包括水泥、填料、水、粗骨料、細(xì)骨料和外加劑，其中，水泥和填料共同構(gòu)成膠凝材料。