New family of piecewise smooth support vector machine

Support vector machines （SVMs） have been extensively studied and have shown remarkable success in many applications. A new family of twice continuously differentiable piecewise smooth functions are used to smooth the objective function of uncon- strained SVMs. The three-order piecewise smooth support vector machine （TPWSSVMd） is proposed. The piecewise functions can get higher and higher approximation accuracy as required with the increase of parameter d. The global convergence proof of TPWSSVMd is given with the rough set theory. TPWSSVMd can efficiently handle large scale and high dimensional problems. Nu- merical results demonstrate TPWSSVMa has better classification performance and learning efficiency than other competitive base- lines.

基于BB-递归核函数SVR算法的U型折弯件模型参数优化研究

影响U型折弯件回弹的因素众多,工件尺寸、力学性能、负载条件、材料各向异性等相互耦合,表现出高度复杂的非线性,从而导致回弹预测结果的不确定性。本研究以板料折弯件回弹后的张开角(α)为目标函数,构建一个递归核函数支持向量回归(SVR)模型,并部署到分支界限法(BB)中,从而筛选出维度为4的最优的特征变量参数子集,其决定系数(R^(2))为0.982147,均方误差(MSE)为0.00433,模型预测精度相对较高。算法优化得到的折弯件参数为:厚度(t)为12 mm,上模宽度(d)为90 mm,上模圆角半径(r)为9 mm,载荷速度(v)为10 mm/s。BB递归核函数SVR算法、有限元模拟和实际测量的α分别为16.3°、17.5°和18.2°,尽管有限元结果更接近于实际值,但是BB递归核函数SVR算法可以为有限元模拟提供筛选出的参数(t,d,r,v)的数据,以快速进行模拟并预测张开角α,并实现回弹补偿装置的高效设计。

基于上限定理的砂卵石地层盾构隧道开挖面稳定性分析

目前对砂卵石地层开挖面稳定理论模型的研究相对较少,施工过程中盾构机支护力的施加多凭借施工经验进行。为研究砂卵石地层开挖面失稳问题,运用极限分析法上限定理,结合椭球体放矿理论,建立盾构隧道开挖面极限分析模型的计算方法,研究开挖面前方土体变形未发展至地表与发展至地的表两种工况,得到了极限支护力的上限解析解。并选取五种典型的理论分析方法验证了计算结果的正确性。结果表明:所提出的对数螺线椭球体机制得到的开挖面极限支护力受地层内摩擦角、隧道直径以及土体重度的影响较大,埋深和黏聚力的影响较小,地表超载的影响最小;其中开挖面极限支护力均随着土体重度和隧道直径的增大而线性增大,随着摩擦角增大呈现非线性减小趋势;通过与旋转破坏机制、3D对数螺线机制、FLAC^(3D)数值模拟得到的开挖面前方塌落区域的对比,所提出的开挖面前方塌落机制与数值模拟能接近地层的失效形状。

薄煤层N00工法巷道顶板控制机理及分区补偿支护技术

薄煤层N00工法的提出,革新了传统的煤矿开采模式、关键技术与装备系统,并取得了成功应用。而新开采模式下的巷道围岩控制技术尚不完善,为实现薄煤层N00工法巷道顶板结构的安全稳定,考虑其工艺流程和顶板变形特点,将巷道划分为超前硐室、垮落成巷两个阶段。并基于Hoek-Brown非线性岩体强度破坏准则,确定了巷道顶板不同阶段的锚杆/索预紧力的计算公式,提出了巷道顶板锚杆/索预紧力及长度设计方法。此外,结合数值模拟研究了不同阶段巷道顶板锚杆/索支护作用机理及不同锚杆/索支护组合对围岩应力分布的影响,揭示了锚杆/索支护关键参数对顶板稳定性的影响机制。最后,综合理论与数值模拟分析结果,提出了分区补偿支护技术,确定了锚杆/索预紧力、长度及选材的设计原则,该技术在现场取得了良好的应用效果。

基于多对数螺旋曲线破坏机构的富水软岩隧道开挖面支护应力分析

为了避免对胡克-布朗准则进行任何线性化处理,将广义胡克-布朗(generalized Hoek-Brown, GHB)强度准则直接引入到开挖面稳定性分析中,基于极限分析理论构建了富水地层浅埋隧道开挖面多对数螺旋线破坏机构。在考虑孔隙水压力的作用下,推导出能量平衡方程,得到开挖面极限支护应力表达式,并且通过程序优化得到支护应力最优上限解。在此基础上,分析了GHB强度参数、孔隙水压力系数、岩土体重度以及隧道埋深比对开挖面稳定性的影响。最后通过归一化处理得到不同情况下的开挖面极限支护应力稳定性图表,通过该图表能够快速便捷地获得富水地层隧道开挖面维持稳定性所需的极限支护应力,为盾构隧道初步设计提供理论依据。

富水浅埋方形隧道围岩稳定性分析

方形隧道由于空间利用率较大,被广泛应用在城市隧道修建中。受限于复杂的边界条件,且方形拐角易出现应力集中现象,方形隧道围岩稳定性分析更为困难。因此确定合理的极限支护压力对于防止隧道塌方事故的发生和保证施工安全具有重要的意义,尤其是对于穿越富水地层浅埋隧道。在极限分析上限定理的框架下,构建了方形隧道围岩平移破坏机制,该机制考虑了土体破坏延伸至地表的情况。与现有结果表明,当前方法计算精度更高,最高提升了10.5%,且对于隧道围岩稳定性问题具有更强的适用性。采用系数法考虑了孔隙水压力的不利作用,结果表明:隧道围岩极限支护压力随着摩擦角和黏聚力增大而线性减少,随着孔隙水压力系数增大而增大。最后给出了系数选取方法,以便工程中使用。

非均质土体中盾构隧道开挖面支护力上限分析

基于对数螺旋破坏模式,考虑黏土的非均质特征,采用极限分析上限法推导了盾构隧道掌子面支护力计算公式,通过优化计算得到了不同条件下的最优上限解。采用该破坏模式与已有的模型试验、工程实例进行对比,验证了在非均质土中采用双对数螺旋极限分析上限法的适用性;同时详细分析了在土体不同参数条件下,隧道掌子面支护力、滑动面范围的变化趋势以及工程影响,结果显示在非均质土中,掌子面支护效率的主导因素是初始黏聚力与掌子面超前核心土,最后通过归一化处理得到了非均质土中极限支护力的设计推荐图,可为工程中初步确定盾构隧道掌子面支护压力提供理论依据。

基于全局图遍历的加权频繁模式挖掘算法

为解决加权遍历模式挖掘问题,提出了一种从边加权有向图到顶点加权有向图的变换模型。基于该模型,提出了基于全局图遍历加权频繁模式挖掘算法。在该算法中,利用图全局拓扑信息评估遍历模式的加权支持度,将剪枝问题转化为模式可扩展性问题,进而利用可扩展模式的向下闭合特性产生候选模式集。实验结果表明,该算法是一个高效的基于图遍历的加权频繁模式挖掘算法。

中外两名优秀三级跳远运动员起跳技术分析

通过查询文献资料、MAT动作解析软件进行录像分析的方法获取两名中外最优秀三级跳远运动员的起跳技术参数,着重比较现代三级跳远跑跳式技术与中国快速起跳技术风格在起跳上的异同。研究认为:以 “一低,二远,三高”为训练指导思想,心理定向于“跑过板式”的起跳技术,缩短了支撑总时间,蹬伸时间更短,但缓冲时间相对较长,其结果虽然有利于减少水平速度损失,但蹬伸效率低,不能有效发挥腿部力量。为此,缓冲技术应在训练中得到重视,技术细节、训练指导思想、力量训练等方面也要相应地改进与完善。

利用局部图关联信息挖掘加权频繁模式

遍历模式数据挖掘方法已经在多种应用中被提出,传统的遍历模式挖掘仅仅考虑了非加权遍历。为解决加权遍历模式挖掘问题,首先提出了一种从EWDG(边加权有向图)到VWDG(顶点加权有向图)的变换模型;基于这种模型,提出了在具有层次特性的局部图遍历中,挖掘加权频繁模式的LGTWFPMiner(局部图遍历加权频繁模式挖掘法)及其支持度/权值界的局部评估方法。针对合成数据的实验结果表明该算法能够有效地进行基于图遍历的加权频繁模式挖掘。

稀疏隐空间支持向量机

利用L1范数放宽函数集的VC维上界,构造出基于L1范数的结构风险.在隐空间中,利用这一结构风险,提出了稀疏隐空间支持向量机.由于L1范数具有诱导稀疏性的本质,使得稀疏隐空间支持向量机获得了良好的稀疏性.同隐空间支持向量机一样,稀疏隐空间支持向量机对核函数没有Mercer条件的限制,扩大了核函数的选择范围.在人工和基准数据集上的分类和回归实验表明,所提算法具有同支持向量机相当的推广能力,并且其稀疏性优于支持向量机,从而使得函数评价速度大大加快.

三维盾构隧道开挖面极限支护压力的上限解

为了研究掘进过程中盾构隧道开挖面附近土体的稳定性,假设土体为纯粘性土,且为理想弹塑性材料,服从摩尔-库仑屈服准则,参照矩形基础承载力问题的三维Hill机构,建立了盾构隧道开挖面土体处于主动、被动极限平衡状态下的破坏模式。从塑性极限分析上限法的基本原理出发,推导出三维盾构隧道开挖面极限支护压力上限解的计算公式。结合某算例,讨论了三维盾构隧道开挖面主动、被动极限支护压力上限解与平面应变上限解的关系,以及开挖面极限支护力与土体粘聚力、h/D的相互关系。研究结果表明:三维盾构隧道开挖面主动极限支护力要比平面应变上限解小,而被动极限支护力要比平面应变上限解大;随着粘聚力的增加,三维盾构隧道主动、被动极限支护力与平面应变上限解的差别也逐渐增大;盾构隧道开挖面主动、被动极限支护力的上限解均随h/D的增大而增大,且h/D越大,盾构隧道开挖面主动、被动极限支护力随土体粘聚力的变化速率也越快。

软土盾构隧道开挖面支护压力极限上限解

考虑到天然软黏土非均质性和各向异性特点,采用极限分析上限法在不排水条件下对盾构隧道开挖面稳定进行了研究,推导了极限支护压力的计算公式。土体非均质性和各向异性对极限支护压力的影响有相互放大作用,在当土体非均质性和各向异性较强时,极限支护压力与隧道埋深的关系存在一个极大值。分析结果表明,在分析软土盾构隧道开挖面稳定性时,土体的非均质性和各向异性影响较大,不能忽略。

支持向量机模型分类能力指标的统计分析

在支持向量机(support vector machines,SVM)中,如何衡量SVM的分类能力,最小化风险泛函是一个重要的指标。根据支持向量机小样本特点,给出了支持向量机分类能力的一个量化标准:最优超平面的可靠度β。详细讨论了β的下界和置信区间,并给出了在实际应用中,如何根据样本数据估计β的下界和置信区间。实验也证明了β的下界估计和置信区间的合理性、有效性。

改进向量投影的支持向量预选取方法

针对基于向量投影的支持向量预选取方法选取投影直线过于简单粗糙,导致需要选取较多的边界向量才能包含原始问题的支持向量的问题,提出了一种新的支持向量预选取方法.该方法通过定义好的投影直线具备的3个必要特征,提出:对于线性可分情况,利用Fisher线性判别算法来获取最佳的投影直线;对于非线性可分情况,利用特征空间中心向量所在直线作为相应的投影直线.由于该方法确定的投影直线可以更好地对样本投影进行分离,因此,与基于向量投影的支持向量预选取方法相比,该方法可用更少的原始样本来构造边界向量集合,可有效降低支持向量机算法的时空复杂度.在两个人工数据集和一个现实数据集上的实验表明,所提方法不仅可以达到以往各种实用的支持向量机算法分类精度,而且更为高效.

浅埋泥水盾构隧道开挖面被动失稳分析

基于杭州沿江运河隧道工程,采用有限差分数值软件FLAC^(3D)对开挖面被动失稳进行研究。根据数值分析中失稳模式提出局部被动失稳二维机动场模型并采用上限分析法推导开挖面极限支护压力。对运河隧道工程进行支护压力上限解分析。研究结果表明:支护压力过大会引起开挖面局部被动失稳,开挖面局部失稳区域底部至隧道拱顶距离与隧道直径的比值主要受覆土厚度的影响,土体摩擦角变化对其影响较小。被动失稳引起开挖面前方地表1.5倍开挖直径范围内隆起。支护压力上限解分析结果与数值计算结果吻合良好,该研究为盾构隧道施工中支护压力上限值确定提供了合理理论依据。

盾构隧道开挖面稳定极限理论研究

基于村山氏极限平衡法和极限分析上限法研究了盾构隧道开挖面稳定性,推导了维持开挖面稳定的最小极限支护压力计算公式。类似于Terzaghi地基承载力的叠加原理,将极限支护压力表示为土体黏聚力、地表超载和土体重度三项贡献的叠加,并对各自影响系数进行了分析。分析结果表明,极限平衡法得到的黏聚力影响系数随土体内摩擦角增大而增大,随隧道埋深比增加而减小,地表超载和土体重度影响系数均随土体内摩擦角增大而减小,地表超载影响系数随隧道埋深比增加而减小,土体重度影响系数随隧道埋深比增大而增大。当内摩擦角较小时,极限分析法得到的三项系数与土体内摩擦角和隧道埋深比的关系表现出与极限平衡相同的规律,但当土体摩擦角达到一定值时,土体黏聚力和土体重度的影响系数则不再随隧道埋深比而变化,地表超载影响消失。极限分析法得到的极限支护压力及三项系数均低于极限平衡法,但更接近现有文献中的有限元数值模拟结果。

基于BAB策略与SVM的虹膜块状纹理检测

块状纹理是虹膜表面上一种重要的特征纹理。对于可见光虹膜图像而言,由于受眼睑、光斑及光照不均匀等因素影响,如何准确地提取出该特征纹理仍然是目前一个亟待解决的难题。提出一种基于分枝定界(BAB)策略和支持向量机(SVM)的可见光虹膜块状纹理检测方法。首先使用线性模板来提取虹膜上所有目标纹理;然后,采用BAB策略定位所有目标纹理并计算每个目标纹理的特征向量;最后,使用SVM实现对块状纹理的检测。通过实验证明,该方法对于虹膜块状纹理的检出率和检测时间均优于同类方法。

支持向量预选取的K边界近邻法

支持向量机是基于统计学习理论的一种新兴的模式识别方法,在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出了突出的优势。但其支持向量的选取相当困难,这也成为限制其应用的瓶颈问题。本文提出了一种支持向量预选取的方法—K边界近邻法。该方法能有效提取包含支持向量的边界向量机,在不影响分类性能的情况下,极大减少了训练样本,提高训练速度。且新方法避免了数据分布的影响及对先验知识的依赖。仿真实验证明了该方法的可行性和有效性。

复合砂性土层中盾构掘进面稳定性分析

盾构在复合砂性土层中掘进时容易发生开挖面失稳事故,因此掘进过程中开挖面保持合理支护压力尤为重要。考虑到砂性土的摩擦特性,采用上限分析原理并建立适合复合砂性土层的三维破坏机动场模型对开挖面失稳进行分析,最终得到该类地质条件下开挖面最小支护压力计算公式。给定穿越土层参数条件下,考虑覆土层为均一土层和双层土2种工况,分析研究盾构直径,埋深比,覆土层黏聚力,覆土层内摩擦角,地表荷载和覆土层相对厚度比等因素变化对支护压力的影响。该公式为复合砂性土层下开挖面支护压力设置提供了较为精确估算方法,为类似实际工程提供重要理论依据。