[發(fā)明專利]一種內(nèi)部影響因素下基于寬度學(xué)習(xí)的水泥強(qiáng)度估測方法

在審

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• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN113012773A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉竹琳;郭繼鳳;陳俊龍;張通;王琳;范開鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C60/00
• 分類號(hào): G16C60/00;G16C20/30;G16C20/70;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種內(nèi)部影響因素下基于寬度學(xué)習(xí)的水泥強(qiáng)度估測方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)，所述水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)用于描述水泥強(qiáng)度及水泥內(nèi)部影響因素信息，包括影響水泥強(qiáng)度的內(nèi)部影響因素、第3天水泥抗壓強(qiáng)度以及第28天水泥抗壓強(qiáng)度；

獲取水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，收集水泥企業(yè)歷年來每批水泥強(qiáng)度的檢測記錄，獲取不同內(nèi)部影響因素下的水泥樣本信息及其第3天和第28天的抗壓強(qiáng)度；

構(gòu)建估測水泥強(qiáng)度的寬度學(xué)習(xí)模型，模型用于對水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)中的信息進(jìn)行分析并估測對應(yīng)的水泥強(qiáng)度，寬度學(xué)習(xí)模型采用單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括模型輸入層、中間特征層以及模型輸出層；寬度學(xué)習(xí)模型輸入為所述水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)中的內(nèi)部影響因素；所述中間特征層由模型輸入計(jì)算所得，表示從信息中分析獲得的組合特征，包含線性映射得到的映射特征和由映射特征通過非線性函數(shù)獲得的增強(qiáng)特征；寬度學(xué)習(xí)模型輸出是水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)對應(yīng)水泥的第3天或第28天水泥抗壓強(qiáng)度；

根據(jù)實(shí)際所需水泥強(qiáng)度估測模型，訓(xùn)練構(gòu)建的寬度學(xué)習(xí)模型，并將得到的最優(yōu)模型應(yīng)用于實(shí)際的水泥抗壓強(qiáng)度估測，最優(yōu)模型即所需水泥強(qiáng)度估測模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)部影響因素下基于寬度學(xué)習(xí)的水泥強(qiáng)度估測方法，其特征在于，所述水泥強(qiáng)度估測指標(biāo)系統(tǒng)中的內(nèi)部影響因素有19種，具體為：

燒矢量LOI、二氧化硅SiO2、氧化鐵Fe2O3、氧化鋁Al2O3、氧化鈣CaO、氧化鎂MgO、三氧化硫SO3、游離氧化鈣f-CaO、液相量LPA、石灰飽和系數(shù)KH、去游離氧化鈣的飽和系數(shù)KH-、硅率SM、鋁率IM、硅酸三鈣C3S、硅酸二鈣C2S、鋁酸三鈣C3A、鐵鋁酸四鈣C2AF、粉煤灰FA以及比表面積SSA。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)部影響因素下基于寬度學(xué)習(xí)的水泥強(qiáng)度估測方法，其特征在于，所述構(gòu)建估測水泥強(qiáng)度的寬度學(xué)習(xí)模型具體包括以下步驟：

初始化模型參數(shù)，模型參數(shù)包括映射特征組個(gè)數(shù)、組內(nèi)特征個(gè)數(shù)以及增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；

利用模型輸入X即所述多個(gè)內(nèi)部影響因素，計(jì)算特征映射節(jié)點(diǎn)該過程是一個(gè)線性映射，其中第i組映射特征Z_i的計(jì)算如公式(1)，連接權(quán)重W_ei和β_ei是隨機(jī)產(chǎn)生的，為線性映射，每一組特征包含k個(gè)映射特征；

為了增加模型中特征的非線性，由映射節(jié)點(diǎn)Zⁿ計(jì)算增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)該過程是一個(gè)非線性映射，其中增強(qiáng)特征H_j的計(jì)算如公式(2)，連接權(quán)重W_hj和β_hj是隨機(jī)產(chǎn)生的，ζ(Z,W_hj,β_hj)為一個(gè)非線性激活函數(shù)；

H_j≡ζ(ZⁿW_hj+β_hj),j＝1,2,…,m(2)

所述映射節(jié)點(diǎn)表示水泥數(shù)據(jù)的線性特征，所述增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)表示水泥數(shù)據(jù)的非線性特征；

將線性特征和非線性特征合并成特征層A＝[Z|H]，連接到模型輸出層Y；

由于模型輸出層Y的信息已知，即對應(yīng)水泥抗壓強(qiáng)度，只需計(jì)算特征層和輸出層的連接權(quán)重W，計(jì)算公式如下：

W＝A^-1Y (3)

計(jì)算時(shí)，使用嶺回歸來求解權(quán)值矩陣，即通過公式(3)的優(yōu)化問題求解W：

其中，σ₁＝σ₂＝v＝u＝2，解得：

W＝（λI+AA^T)^-1A^TY (5)。