專利名稱：一種基于泛函網(wǎng)絡(luò)的周期來壓預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下采礦工程周期荷載預(yù)測問題，特別是涉及基于泛函網(wǎng)絡(luò)的周期來壓預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
在巷道內(nèi)的液壓支架是承受頂板壓力的主要構(gòu)件，在設(shè)置支架時要考慮很多因素，其中荷載的形式和變化規(guī)律是主要的考察因素，同時要實現(xiàn)工作面的安全高效生產(chǎn)，其周期來壓步距及強度也必須掌握，因此必須以科學(xué)的方法來正確預(yù)測周期來壓波形，傳統(tǒng)的預(yù)測方法主要有:經(jīng)驗估算法、威爾遜估算法、老頂結(jié)構(gòu)平衡關(guān)系估算法等。使用FN對時序波的預(yù)測有良好效果，并應(yīng)用到周期來壓預(yù)測，模型的預(yù)測首先利用小波分解技術(shù)將所選的樣本集數(shù)據(jù)根據(jù)不同頻率分解成不同的分量，分解后的各分量運用混沌理論進(jìn)行相空間重構(gòu)，重構(gòu)分量使用FN模型進(jìn)行訓(xùn)練，最后，將各個FN模型得到的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行重組得到完整的預(yù)測周期來壓荷載波形。

發(fā)明內(nèi)容
構(gòu)造了基于小波和混沌優(yōu)化的FN方法進(jìn)行預(yù)測，模型的預(yù)測首先利用小波分解技術(shù)將所選的樣本集數(shù)據(jù)根據(jù)不同頻率分解成不同的分量。分解后的各分量運用混沌理論進(jìn)行相空間重構(gòu)，重構(gòu)分量使用FN模型進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)而進(jìn)行預(yù)測。最后，將各個FN模型得到的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行重組得到完整的預(yù)測周期來壓荷載波形。預(yù)測數(shù)據(jù)樣本集是繁多且存在一定非平穩(wěn)性、非線性的，F(xiàn)N的預(yù)測精度會受到影響，為了解決這一問題，利用小波分析方法的多分辨率分析，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分層次處理，支架荷載的采樣點是對于時間而言的，在時間上是離散的，對于這種情況，可以使用Mallat快速算法實現(xiàn)離散小波變換。M allat算法是運用小波濾波器對離散信號進(jìn)行低通和高通的濾波過程。設(shè)第i尺度上的低頻分量是4，高頻分量是 <，正交小波濾波器分別為A (低通)和^.(高通)，則某尺度上的小波分解和合成的Mallat算法表示如式(I)和式(2)。分解和合成過程如

圖1和圖2所示。權(quán)利要求
1.一種基于泛函網(wǎng)絡(luò)的周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，構(gòu)造了基于小波和混沌優(yōu)化的FN方法進(jìn)行預(yù)測，其過程分為三步:首先利用小波分解技術(shù)將所選的樣本集數(shù)據(jù)根據(jù)不同頻率分解成不同的分量；分解后的各分量運用混沌理論進(jìn)行相空間重構(gòu)，重構(gòu)分量使用FN模型進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)而進(jìn)行預(yù)測；最后，將各個FN模型得到的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行重組得到完整的預(yù)測周期來壓荷載波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，該方法的第一步使用小波對液壓支架周期來壓荷載進(jìn)行分解，用Mallat小波分析方法對支架來壓荷載進(jìn)行分解，使用matlab中dwt的正交小波基(db4)進(jìn)行3級分解,共分解出4個分量,其中,S1為低頻分量(趨勢項)，dv d2, d,為各等級高頻分量，形成泛函分析的樣本數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，該方法的第二步使用混沌理論對第一步的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行混沛性質(zhì)的識別，通過計算混沛吸弓I子的維數(shù)和Lyapunov特征指數(shù)來識別其混沌性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，是根據(jù)調(diào)整周期來判斷其混沌性的，系統(tǒng)在r=16時更接近混沌；根據(jù)G-P算法計算出時間序列的關(guān)聯(lián)維:嵌入維數(shù)《=3 ;利用互信息法求得相空間重構(gòu)的時間延遲Γ =2 ;利用小數(shù)據(jù)量法求得平均周期為Γ=15.44，Lyapunov指數(shù)為2 >0 ;即周期來壓時間序列具有混沌特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，空間重構(gòu)采用Takens定理，延遲時間(f)和嵌入維(m)就可以將混沌時間序列進(jìn)行重構(gòu)如式:χ.=+C*-1 ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，該方法的第二步使用FN模型進(jìn)行訓(xùn)練，使用小波分解后的4個時序序列波形進(jìn)行預(yù)測，使用時序序列的前350個點作為訓(xùn)練集合，后75個點作為模擬對比集合，預(yù)測形成的各個頻率的4條時序序列波進(jìn)行小波重構(gòu)后形成最終的周期來壓荷載預(yù)測波。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的周期來壓預(yù)測方法，其特征在于，整個基于FN的周期來壓預(yù)測流程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于泛函網(wǎng)絡(luò)的周期來壓預(yù)測方法，特征在于構(gòu)造了基于小波和混沌優(yōu)化的FN方法進(jìn)行預(yù)測，其過程分為三步首先利用小波分解技術(shù)將所選的樣本集數(shù)據(jù)根據(jù)不同頻率分解成不同的分量；分解后的各分量運用混沌理論進(jìn)行相空間重構(gòu)，重構(gòu)分量使用FN模型進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)而進(jìn)行預(yù)測；最后，將各個FN模型得到的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行重組得到完整的預(yù)測周期來壓荷載波形。本發(fā)明的目的在于可以通過泛函網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性對周期來壓在考慮混沌及重構(gòu)的情況下預(yù)測周期來壓。可廣泛用于地下采礦的周期來壓預(yù)測。
文檔編號G06N3/02GK103226739SQ20131014290
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者喬和, 田立勇, 楊幀 申請人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)