[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110975355.2
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113533133B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單麗巖;王亞杰;楊金龍;王建杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;G01N21/35;G06K9/62;G06N20/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一：采用動態(tài)剪切流變儀、元素分析儀、紅外光譜儀對不同瀝青樣本進(jìn)行測試，建立基于CAM模型的動態(tài)模量主曲線，獲取樣本的元素含量及紅外光譜曲線；

步驟二：選擇各個樣本的動態(tài)模量主曲線移位因子參數(shù)C₁、C₂，形狀參數(shù)k、m_e，玻璃態(tài)動態(tài)模量G_g，以及交叉頻率f_c構(gòu)建宏觀特征參數(shù)數(shù)據(jù)集，選擇各個樣本的C、H、N、S、O元素含量，C/H與C/N及紅外光譜特征峰峰高與峰面積構(gòu)建微觀特征參數(shù)數(shù)據(jù)集；

步驟三：利用均值化方法對數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)進(jìn)行去量綱處理，計(jì)算經(jīng)均值化處理后數(shù)據(jù)的方差；

步驟四：計(jì)算步驟三得到的微觀特征參數(shù)的Pearson相關(guān)系數(shù)，基于主成分分析對選取的具有較大Pearson相關(guān)系數(shù)的微觀特征參數(shù)進(jìn)行降維，替換為較少的新特征參數(shù)V₁、V₂…；

步驟五：計(jì)算步驟二選取的動態(tài)模量主曲線擬合參數(shù)與步驟四處理后的微觀特征參數(shù)間的距離相關(guān)系數(shù)，確定與動態(tài)模量主曲線擬合參數(shù)有較大相關(guān)性的微觀特征參數(shù)為模型輸入變量，并以此組建一一對應(yīng)的新的宏微觀數(shù)據(jù)集；

步驟六：將步驟五組建的數(shù)據(jù)集按照9:1的比例劃分成訓(xùn)練集與測試集，選擇適當(dāng)?shù)暮撕瘮?shù)類型搭建基于支持向量機(jī)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測模型，基于訓(xùn)練集數(shù)據(jù)進(jìn)行瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測模型訓(xùn)練，并借助網(wǎng)格搜索法和交叉驗(yàn)證法優(yōu)化模型參數(shù)；

步驟七：基于測試集數(shù)據(jù)檢驗(yàn)步驟六中訓(xùn)練好的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測模型，以平均絕對百分比誤差測試瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測模型的準(zhǔn)確性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法，其特征在于所述步驟一中，所測試的不同瀝青樣本包括：不同標(biāo)號的瀝青、不同油源的瀝青、摻加不同改性劑的瀝青、是否經(jīng)過老化的瀝青中的幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法，其特征在于所述步驟三中，均值化方法的公式如下：

其中，x′_i為特征參數(shù)去量綱后的值，x_i為特征參數(shù)原始值，為特征參數(shù)對應(yīng)所有樣本下的均值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法，其特征在于所述步驟六中，支持向量機(jī)將輸入空間的變量x，y映射至高維特征空間中，在高維空間找出變量之間的非線性關(guān)系，從而找到一個最優(yōu)函數(shù)f(x)，f(x)的公式如下：

其中，x_i·x為核函數(shù)，α_i、b為模型參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法，其特征在于所述核函數(shù)類型包括：線性核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)、高斯核函數(shù)、sigmoid核函數(shù)中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的瀝青動態(tài)黏彈特性預(yù)測方法，其特征在于所述步驟七中，平均絕對百分比誤差的公式為：

其中，y_i為測試值，f(x_i)為預(yù)測值。