[發(fā)明專利]一種基于RNN的大型土木工程加速度響應(yīng)時(shí)頻域分解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010580935.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111738154B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周筱航;謝開(kāi)仲;涂兵;郭曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 王波

1.一種基于RNN的大型土木工程加速度響應(yīng)時(shí)頻域分解方法，其特征在于，包括如下步驟：

S100將待分解加速度信號(hào)S₀劃分為i個(gè)子段S₁，S₂，S₃，...，S_i；各子段包含數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為100；

S200根據(jù)訓(xùn)練好的RNN，分別獲取各子段的時(shí)頻域分解結(jié)果；其中，獲取子段S_i的時(shí)頻域分解結(jié)果具體包括：

S201將子段S_i代入訓(xùn)練好的RNN，分離得到S_i中的高頻分量S_h1；

S202從S_i中減去S_h1得到剩余分量S_i1，將S_i1作為新的待分解信號(hào)；

重復(fù)步驟S201、S202，直至得到S_hn且剩余分量S_in無(wú)法繼續(xù)分解；將得到的S_h1，S_h2，...，S_hn以及S_in作為子段S_i的時(shí)頻域分解結(jié)果；

S300將各子段分解出的相近頻率成分S_h進(jìn)行連接，得到信號(hào)S₀的分解結(jié)果；

所述RNN的訓(xùn)練步驟包括：

S210獲取多個(gè)數(shù)據(jù)樣本作為RNN的樣本庫(kù)；

S220搭建RNN網(wǎng)絡(luò)模型，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)寬度為100、隱藏層個(gè)數(shù)為3，以網(wǎng)絡(luò)實(shí)際輸出Y_a與目標(biāo)輸出Y_t之差的2范數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)損失L；

S230將所述樣本庫(kù)分批次代入步驟S220中的RNN進(jìn)行訓(xùn)練；

S240當(dāng)網(wǎng)絡(luò)損失函數(shù)不再降低時(shí)訓(xùn)練結(jié)束，訓(xùn)練好的RNN用于獲得分離加速度信號(hào)中最高頻分量；

所述步驟S220中搭建的RNN模型：

數(shù)據(jù)由輸入數(shù)據(jù)x⁽ⁿ⁾開(kāi)始流入網(wǎng)絡(luò)，n＝1～100，過(guò)程如下：

S2201數(shù)據(jù)由輸入層流入隱藏層，同時(shí)在同一個(gè)隱藏層內(nèi)流動(dòng)：

a⁽ⁿ⁾＝b+Wh^(n-1)+Ux⁽ⁿ⁾

h⁽ⁿ⁾＝AF(a⁽ⁿ⁾)

其中，U、W為權(quán)重；h^(n-1)為前一個(gè)隱藏節(jié)點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)；b為偏置；a⁽ⁿ⁾為中間量；h⁽ⁿ⁾為當(dāng)前隱藏節(jié)點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)；AF為激活函數(shù)；

S2202數(shù)據(jù)在不同隱藏層間流動(dòng)，已經(jīng)設(shè)定有3個(gè)隱藏層，i＝1～3：

h⁽ⁱ⁾⁽ⁿ⁾＝c+Vh^(i-1)(n)

其中，V為權(quán)重；c為偏置；

S2203數(shù)據(jù)由隱藏層流入輸出層：

y⁽ⁿ⁾＝d+Ph⁽ⁿ⁾

其中，y⁽ⁿ⁾為輸出數(shù)據(jù)；P為權(quán)重；d為偏置。