基于遺傳bp算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在樁基檢測中的應(yīng)用

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1、分類號TP391密級UDC學(xué)號01041030長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于遺傳BP算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在樁基檢測中的應(yīng)用研究生姓名戎麗霞培養(yǎng)單位計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱王英健副教授學(xué)科專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究方向智能控制論文提交日期2004年5月10日NeuralNetworkBasedGenetic-BPAlgorithmApplyingtoStakeBaseDiagnosebyRONGLixiaAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineering

2、inComputerApplicationTechnologyinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorWangYingjianMay,2004摘要故障檢測與診斷技術(shù)在近幾十年得到飛速的發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法在故障檢測與診斷中有著成功的應(yīng)用，并且兩者的結(jié)合在故障檢測與診斷技術(shù)中有著廣闊的應(yīng)用前景。樁基檢測屬于工程問題，用于樁基完整性檢測的方法主要是時域和頻域分析法，對結(jié)果的分析需要依靠技術(shù)人員的工程經(jīng)驗(yàn)，而且由于樁--土體的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的方法遇到了很大的困難。因此需要嘗試新的方法，本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺

3、傳算法相結(jié)合來檢測樁基完整性，為樁基完整性檢測開辟了一個新途徑。本文闡述了樁基檢測中遺傳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本設(shè)計(jì)思想和算法實(shí)現(xiàn)過程，在遺傳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中將遺傳算法與BP算法結(jié)合來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和權(quán)值。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不同，在遺傳算法中采用小生境技術(shù)，將群體分為主群體和小群體，主群體中含有不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的個體，小群體中的個體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是相同的，采用小群體可以防止優(yōu)秀個體早期退化。文中提出了小生境技術(shù)中初始群體的設(shè)計(jì)思想和算法實(shí)現(xiàn)過程。特征提取是信號識別與分類中的重要一環(huán)，對提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、改善系統(tǒng)性能起著關(guān)鍵的作用。特征提取的方法有很多，利用小波包變換對信號進(jìn)行特征提取是近年

4、來發(fā)展起來的一種新的特征表示手段，在許多領(lǐng)域中已獲得了成功的應(yīng)用。對于樁基檢測信號，本文用基于最優(yōu)小波包基的特征提取方法。文中提出了基于熵規(guī)則的最優(yōu)小波包基選擇策略，并且給出了對于所有的訓(xùn)練樣本的小波包最優(yōu)基選擇的具體實(shí)現(xiàn)方法。用此方法提取故障的特征，可以減少輸入向量的維數(shù)，并且有利于故障類型的識別和分類。將本文提出的方法應(yīng)用于實(shí)際樁基信號的完整性檢測中，對于幾種模型樁的樁基故障，本文的方法都能給出正確的識別結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該方法的有效性，檢測準(zhǔn)確率達(dá)到了預(yù)期的效果。因此本文的故障診斷方法在工程實(shí)際中有著廣闊的應(yīng)用前景，對于解決實(shí)際問題有著重要的意義。關(guān)鍵詞：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

5、；遺傳算法；小生境技術(shù)；故障診斷；小波包分析；特征提取；樁基檢測IIABSTRACTInthepreviousdecade,FDD(FaultDetectionandDiagnosis)hasgreatlydeveloped.ANN(Artificialneuralnetwork)andGA(GeneticAlgorithm)hassuccessfulapplicationsinFDD,andthecombineofANNandGAhaswideforegroundinapplications.Defectofpileisaproblemofengineering,theme

6、thodofintegritydefectofpilearetime-fieldandfrequency-fieldanalysis,whichhavetodependontheexperienceofengineersandhasmanydifficultiesindefectofpile.Sointhispaper,anewmethodthatthecombineofANNandGAisappliedtodefectofpile.Inthispaper,theprocessingofneuralnetworkbasedGenetic-BPalgorithmindefect

7、ofpileisintroduced,anditbeusedtosearchthestructureandweightofthenetwork.Ingeneticalgorithm,nichetechnologyisappliedbecausethestructureofnetworkisdifference,whichcanavoidtheearlydegenerateofgoodnetwork.Thealgorithmdesignoforiginalitycolonyisgiveninnichete