基于GA-BP神经网络的SF_(6)/N_(2)混合气体GIS设备故障诊断

为实现SF_(6)/N_(2)混合气体GIS设备的潜伏性故障诊断,搭建实验平台探究SO_(2)浓度与放电量之间的关系,以SO_(2)浓度增量为输入参数之一,建立BP、GA-BP神经网络模型来预测四种缺陷类型下的放电量,分析预测结果后选取最优诊断算法。结果表明:每种缺陷类型下的放电量与SO_(2)浓度之间呈现正相关性,GA-BP神经网络模型的预测准确率和拟合度分别为0.86和0.9386,平均相对误差为1.23%,在评估结果中占明显优势,可为SF_(6)/N_(2)混合气体GIS设备的潜伏性故障建立诊断算法提供基础性数据。

基于小波变换和GA-BP神经网络的电力电缆故障定位

由于电力电缆敷设于地下,当发生故障时难以快速且准确定位,出现了故障定位问题。因此,提出一种基于小波变换和遗传算法反向传播(Genetic algorithm back propagation,GA-BP)神经网络的电力电缆故障定位方法,在分析对比各小波能量集中程度和波动次数的基础上,选择多贝西小波(Daubechies wavelet 6,Db6)作为小波基函数,对于各故障位置,采集正向故障行波的α模分量,并对其进行小波分解。选取在d1尺度下的模极大值点作为特征值,同时将故障距离作为标签值,从而构建了训练和测试样本数据集;利用遗传算法(Genetic algorithm,GA)的种群进化和全局最优搜寻能力来改善误差逆传播(Back propagation,BP)网络对初始权重敏感的缺点,并使用优化后的权值、阈值重新对BP神经网络进行训练和预测,最后通过与传统双端行波定位算法、BP算法、粒子群优化BP算法(Particle swarm optimization BP,PSO-BP)相比较,证明了所提方法在测距性能方面的优越性。

基于CNN-LSTM混合神经网络的高速铁路地震响应预测

为了更好地挖掘高速铁路在地震时的响应信息,提高光纤光栅监测的效率及预测精度,该文针对地震响应数据的时序性及非线性的特点,提出卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的混合神经网络模型预测方法.通过在高速铁路简支梁桥上布设准分布式光纤光栅采集地震时轨道板、钢轨、底座板、箱梁的响应数据,在每根光纤上布置7个光栅,利用两边光栅的响应数据预测中间点的光栅响应,将采集位置、历史数据及地震波形等信息作为特征图输入.利用CNN提取特征,再将提前提取出来的特征数据以时序方式作为LSTM网络的输入数据,最后LSTM网络进行地震应变响应预测.实验结果表明,LSTM网络在3层时效果最好,CNN-LSTM方法具有较高的预测精度,根均平方误差(R_(RMSE))、平均绝对误差(R_(MAE))、决定系数(R^(2))分别达到了0.3753、0.2968、0.9371.

基于混合神经网络的多维视觉传感信号模式分类

传感器采集的数字信号分类精度差,导致关键信息的丢失。为了提高传感数据的可靠性和有效性,提出基于混合神经网络的多维视觉传感信号模式分类方法。结合卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)构建混合神经网络,以更有效地表示多维视觉数据中的特征;其中,卷积神经网络负责对多维的空间信号进行去噪处理并提取特征;循环神经网络负责对时域和频域信号进行特征提取;混合神经网络通过联合训练CNN和RNN各自的参数,以调整其权重,并且结合两者从不同层级提取的特征来实现多维视觉传感信号模式的分类。仿真结果表明,使用所提方法进行分类时,信号光滑度保持在0.9以上,传感信号分类结果与实际结果拟合度较高,有效实现多维视觉传感信号模式分类。

人工神经网络课程与深度学习融合的混合式教学改革研究

文章依托人工神经网络研究生课程的讲授经验,分析其特点和现状,着重探讨其教学内容上的时效性与实践性问题,提出神经网络与深度学习融合的线上线下混合式教学改革,提升课程理论和方法的时效性;提出前沿性的实践类研究型专题,提升研究生的实践动手能力;搭建与课程内容配套的线上系统,方便研究生自主学习、互动学习。通过践行“与时俱进、互动评价、专题创新”的教学理念,提高研究生的创新思维与综合素质。

基于混合神经网络和注意力机制的生物医学事件触发词识别方法

生物医学事件作为生物医学文本挖掘的重要组成部分,在生物医学研究和疾病的预防中发挥着重要作用.触发词识别是生物医学事件抽取的关键和前提步骤,旨在提取描述事件类型的关键词.传统方法在特征提取过程中过分依赖自然语言处理工具,导致耗费人工成本.另外,由于生物医学文献的特殊性—长文本语句多,导致长距离依赖问题比较明显.为了解决这些问题,我们提出了一种混合结构,由残差卷积神经网络和双向长短期神经网络、混合神经网络和多头注意力机制组成.该模型利用残差卷积神经网络提取单词级特征并利用双向长短期神经网络提取上下文语义信息.此外,本文通过空间域滑动窗口将长句划分为等长短句,在不破坏上下文信息的前提下,避免了长距离依赖.实验结果表明,本文提出的方法在生物医学事件抽取通用语料MLEE(Multi-Level Event Extraction)上取得了较好的效果,F值达到81.15%.

一种求解混合变分不等式的带有扰动项的神经网络方法

通过构建带有干扰项的新型神经网络求解混合变分不等式问题.主要将已有的固定时间收敛的前向-后向-前向神经动力学网络进行推广,构建出带有扰动项的神经网络模型.证明了所构建的神经网络的平衡点是固定时间稳定的,并给出了稳定时间的上界.最后通过数值实验证明了该方法的有效性.

基于GA-BP神经网络的新疆南疆核桃树生长模型研究

文章提出了一种利用遗传算法优化BP神经网络的核桃树生长模型来预测核桃树的树高、胸径的方法,通过优化BP神经网络的权值和阈值建立GA-BP模型,与多元线性回归模型的预测结果进行比较。结果表明:采用遗传算法优化后的模型具有更高的预测精度,对核桃树生长预测具有指导意义。

基于回归分析和GA-BP神经网络算法的3D打印件弯曲性能预测

为进一步探究熔融沉积成型(FDM)3D打印参数和制件弯曲性能之间的关系,创建合理的FDM 3D打印制件弯曲强度预测模型。根据正交试验L_(16)(4^(5))的设计原则和神经网络算法模型的构建要求,按照不同分层高度、填充密度、打印温度、打印速度以及外壳厚度五种因素,制备25组试验试样,并进行弯曲性能检测。随后通过建立GA-BP神经网络模型、传统BP神经网络模型以及多元回归方程模型,分别对FDM 3D打印制件弯曲性能进行预测,并将预测数据与试验测试数据进行对比。通过对比发现,GA-BP神经网络模型预测数据与试验测试数据更为接近,其平均误差为3.71%,且误差值整体波动最小,BP神经网络模型与多元回归方程模型预测精度相差不大,BP神经网络模型预测平均误差为8.05%,多元回归方程模型预测平均误差为9.07%,但多元回归方程误差值整体波动最大。因此,采用GA遗传算法优化后的BP神经网络模型在进行FDM 3D打印制件弯曲性能预测方面具有更高的精度和更良好的稳定性。

基于GA-BP和PSO-BP神经网络的SLM GH3625高温合金残余应力预测研究

采用PSO-BP和GA-BP混合算法的人工神经网络模型预测了选区激光熔化成形GH3625高温合金的残余应力。通过响应面法为实验设计生成样本集,以激光功率、扫描速度和扫描间距作为模型的输入层,以残余应力作为模型的输出层进行预测优化。采用相关系数R^(2)和平均绝对相对误差e_(AARE)评价指标对预测模型进行了验证和对比分析。结果表明:BP、 GA-BP和PSO-BP神经网络模型均能够较好地预测不同工艺参数下GH3625高温合金的残余应力,且通过算法优化后的BP神经网络具有更高的预测精度。其中GA-BP神经网络对选区激光熔化成形GH3625高温合金残余应力的预测精度最高,模型性能更优越,其相关系数R^(2)和相对平均绝对误差e_(AARE)分别为0.909和2.06%。

基于GA-BP神经网络的微磨具磨损预测研究

为提高硬脆材料微结构的加工效率和精度,需要预测微磨具的不确定性磨损。基于微磨具在位视觉磨损检测和聚类分析,提出基于遗传算法的反向神经网络(genetic algorithm back propagation,GA-BP)模型。选取微磨具磨头截面面积损失量为指标,以表征微磨具不确定性磨损特征。利用K-均值聚类算法划分微磨具磨损状态阶段。最后构建以主轴转速、进给率、微槽深度、磨削长度和微磨具初始截面面积为输入层神经元,以磨头截面面积损失量预测值为输出层的GA-BP神经网络模型。设计不同工艺参数条件下的单晶硅微槽微细磨削实验,基于自搭建的机器视觉系统在位测量微磨具的磨头截面面积磨损量。将实验测得的微磨具磨损量作为训练数据,与传统高斯过程回归预测模型对比,验证GA-BP神经网络模型的有效性和准确性。结果表明,GA-BP神经网络模型能够实现不同工艺参数和不同磨削长度下的微磨具磨损预测,比传统高斯过程回归预测模型具有更高预测精度,平均误差精度达到5%,可以实现微磨具磨损阶段状态预测。

基于GA-BP神经网络和改进粒子群算法的碰撞射流和冷却顶板复合空调系统优化

对碰撞射流和辐射顶板(IJV/RC)复合空调在不同室内负荷条件下运行时的室内热环境进行数值模拟,基于遗传算法-反馈(GA-BP)神经网络建立运行性能(吹风感R_(PD),头足温差Δt,空气交换效率e ACE,工作区平均温度t_(a))与设计变量(送风温度t_(s)、送风速度v_(s)、冷却顶板内表面温度t_(c)、房间负荷Q_(c))之间的预测模型,通过相关性分析确定设计变量对运行性能影响的显著性并排序。结果表明,增大v_(s)可使Δt降低,但R_(PD)增大;增大t_(c)有助于降低Δt和R_(PD),但t_(a)升高;为使t_(a)下降,可通过降低t_(s)来实现,但室内空气质量变差。为确保IJV/RC复合空调能在保证室内热舒适的同时提供良好室内空气品质,利用改进粒子群算法对复合空调的运行性能进行多目标同时优化,建立不同房间负荷条件下的设计参量最优匹配关系。研究结果可为IJV/RC复合空调的优化设计和运行控制提供理论指导。

基于空间域图像生成和混合卷积神经网络的配电网故障选线方法

传统的配电网故障选线方法大多基于一维零序电流序列构建故障诊断模型,单一的诊断模型往往限制了故障特征的深层挖掘。为了提高故障选线的准确率,提出一种基于空间域图像和混合卷积神经网络的配电网故障选线方法。首先,利用优化的降噪光滑模型对零序电流信号进行降噪处理,减少外界环境的电磁干扰。其次,利用对称希尔伯特变换将一维时域信号转成二维空间域图像,图像的颜色、形状和纹理特征能够充分反映当前系统的运行状态。最后,将一维时域信号和二维空间域图像同步作为混合卷积神经网络的输入,充分挖掘系统的故障特征,利用Sigmoid函数实现故障选线。在辐射状配电网、IEEE-13节点模型、IEEE-34节点、StarSim仿真平台上模型上进行了实验验证。实验结果表明,该选线方法可以有效克服传统方法过度依赖主观特征选择、抗噪性能差等问题,能够在高阻接地、采样时间不同步、两点接地故障等极端情况下可靠地筛选出故障线路。

基于GA-BP神经网络的鲅鱼鲜味肽美拉德反应增鲜研究

【目的】建立遗传算法(GA)与多层前馈神经网络算法(BP神经网络)预测模型,优化鲅鱼副产物鲜味肽美拉德反应过程中的关键参数,为研制鲅鱼调味品及促进鲅鱼资源的绿色加工利用提供参考依据。【方法】以鲅鱼副产物为原料,加入适量D-木糖进行美拉德反应增鲜,采用单因素试验分别考察D-木糖质量浓度、初始pH、反应时间和反应温度对反应产物褐变值(A420 nm)、最终pH和感官评分的影响;在此基础上,建立以D-木糖质量浓度、初始pH、反应温度和反应时间为输入层,以产物的感官评分为输出层的BP神经网络,并利用GA进行寻优;通过氨基酸分析,对比美拉德反应前后氨基酸变化,分析鲜味的变化情况。【结果】单因素试验结果显示,当D-木糖质量浓度为40 g/L、初始pH为6.0、反应时间为90 min、反应温度为120℃时,鲅鱼副产物鲜味肽A420 nm、最终pH和感官评分达最佳。使用69组样本对GA-BP神经网络模型进行7次迭代后,均方误差(MSE)达最小值0.005287,样本相关系数(R)最大值为0.98317,得到准确度最优的拟合模型;使用18组样本对模型进行验证分析后发现,18组样本的R=0.98787,表明建立的GA-BP神经网络模型可很好地预测不同工艺参数下美拉德反应结果;使用该模型得到最佳工艺条件:D-木糖质量浓度36 g/L、初始pH 5.4、反应时间70 min、反应温度119℃,在此条件下,鲜味肽的感官评分为9.58分,与预测值(9.62分)接近。鲅鱼副产物鲜味肽的水解氨基酸经美拉德反应后,鲜味氨基酸含量增加,特别是谷氨酸含量从56.21 mg/g增至70.39 mg/g,提高25.23%;甜味氨基酸含量从103.98 mg/g增至155.64 mg/g,提高49.68%;而游离氨基酸在美拉德反应后大部分降低,损失率为27.76%。【结论】基于GA-BP神经网络模型优化的美拉德反应增鲜工艺,可明显提升鲅鱼副产物鲜味肽的鲜味特征。

基于GA-BP神经网络长服役期内结构混凝土的强度演变预测

为研究长服役期内既有混凝土结构的强度演变规律及其预测模型,以唐包铁路、西户铁路等实际工程为研究背景,以服役时间为2、16、25、30、40、52、66、88、95和100 a的在役桥涵为研究对象,基于混凝土回弹法,开展役桥涵混凝土强度试验,分析长服役期内既有桥涵混凝土强度动态发展过程。同时,基于试验实测混凝土强度数据与收集的230组同类条件下在役桥涵(服役时间2~88 a)混凝土强度数据,构建GA-BP神经网络混凝土强度预测模型。此外,为提高模型可应用性,基于高精度GA-BP神经网络强度预测模型,建立一般矩阵公式和简化公式。基于本文构建的混凝土强度预测模型,分析该类地区(试验中已调研区域)长服役期内混凝土结构的强度演变规律。研究结果表明:相较于既有混凝土强度预测模型,本文构建的GA-BP神经网络混凝土强度预测模型可有效预测不同服役时间下的混凝土强度,预测数据的平均绝对百分比误差为8.76%,决定系数为0.83。本文简化公式(C25)精度较高,平均绝对百分比误差为6.6%,为便于简化计算,推荐简化公式(C25)作为长服役期内混凝土强度预测公式。百年服役期内混凝土强度经历2个时间阶段,即混凝土强度缓慢上升期(1~49 a)、混凝土强度快速下降期(49~100 a)。随混凝土结构服役时间增加,混凝土结构劣化速率增加,导致混凝土结构在长期服役过程中,混凝土强度不能满足混凝土结构服役要求。

基于GA-BP神经网络战储仓库选址决策模型

针对各战略方向战储仓库选址决策问题,提出基于GA-BP神经网络的战储仓库选址决策模型。通过分析战储仓库选址的影响因素,构建战储库选址决策指标体系;基于BP神经网络建立选址决策模型,运用遗传算法(geneticalgorithm,GA)对反向传播(backpropagation,BP)神经网络的权值和阈值进行优化,并给出实例证明遗传算法优化BP神经网络,可提高选址决策的效率和精准度。结果表明,该研究可为科学开展战储仓库选址工作提供思路和方法。

基于混合优化算法和深度神经网络模型结合的致密砂岩气藏裂缝参数优化

水平井分段压裂是致密砂岩气藏的主要开发方式,其中水力压裂裂缝参数的合理设计对于气藏的经济效益开发至关重要。基于群智能优化算法和机器学习代理模型的自动优化方法存在所需数值模拟次数多、收敛速度慢和代理模型更新复杂等问题,且依靠现场工程师经验和正交实验等传统方法难以获得最佳的裂缝参数设计。为此,建立了一种新的基于混合优化算法和自适应深度神经网络(DNN)结合的致密气藏裂缝参数优化方法。首先,混合优化算法采用遗传算法(GA)和贝叶斯自适应直接搜索(BADS)之间循环迭代的混合策略。在自适应学习过程中,提出了以“最大平均距离点”作为最不确定解,同时辅以最有希望解和少量拉丁超立方采样解共同更新优化过程中的DNN代理模型。随后,将建立的优化方法用于非均质致密砂岩气藏裂缝参数优化。研究结果表明:(1)在标准测试函数和低维裂缝参数优化问题上,GA+BADS混合优化算法表现出了显著优于GA的寻优速度;(2)针对高维裂缝参数优化问题,GA+BADS混合优化算法在约1/2的GA总数值模拟次数下提高了131万元的经济净现值(NPV),收敛速度和寻优精度都明显增加;(3)相比于GA+BADS混合优化算法,在获得相同NPV时,自适应DNN代理加速优化可再减少24.54%的数值模拟运算次数。结论认为,该优化方法显著提升了优化效率,为解决非常规油气藏中水力压裂裂缝参数设计问题提供了一套可行且高效的智能优化方法,将有力促进非常规油气的规模效益开发。

HVD分解和GA-BP神经网络结合的井架钢结构损伤识别

针对井架钢结构冲击载荷振动信号非线性、非平稳性对损伤识别的干扰问题,提出了一种基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)与遗传算法优化的神经网络(Genetic BP Neural Networks,GA-BP)相结合的智能故障诊断方法。首先,利用HVD分解的方法处理冲击载荷作用下的加速度非平稳振动信号;其次,由斯皮尔曼相关系数选取HVD分解后的最优(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,以最优IMF分量能量变化率构造特征向量;最后,通过特征向量建立数据集进行神经网络训练,完成信号的特征学习和故障分类。利用ZJ70型井架钢结构模型进行冲击载荷作用下的单处损伤和多处损伤的不同工况实验验证,结果表明:对于单处损伤位置识别率达到90%,多处损伤位置识别率高达96%,利用HVD分解与GA-BP神经网络相结合的方法具有较好的稳定性,能够准确判断出井架钢结构损伤位置,具有一定的实际应用价值。

基于GA-BP神经网络的激光加热温度分布预测研究

在激光加热过程中,被加热材料的温度变化会对加工精度产生重大影响。为准确了解激光辐照材料引起的物理效应,根据激光加热的实际情况,建立材料表面升温的三维热传导模型。通过COMSOL Multiphysics有限元计算软件建立材料温度场的数值模型,得到在激光辐照下的温升与热变形规律,改变实验参数获得不同加工条件下的工件温度分布模型,并在此基础上建立基于GA-BP神经网络算法的温度分布预测模型。结果表明,基于GA-BP神经网络算法的温度分布预测模型可以迅速计算改变加工参数时的工件温度并预测温度分布情况,预测的平均绝对误差为27.22K,相关系数为0.97。

基于GA-BP神经网络的多无人机协同目标定位

无人机作为高机动平台,往往存在较大的自身位置误差。针对该情况下特定区域内的辐射源目标,提出了一种遗传算法优化反向传播(genetic algorithm optimized back-propagation,GA-BP)神经网络的实时定位方法。首先从特定区域中获取不同已知目标的位置信息作为网络的期望输出,并计算它们的到达时间差作为网络的输入,构建训练数据集;然后利用遗传算法的自适应性,优化BP神经网络初始权重和阈值,使其能够快速跳出局部最优解,实现高精度定位。通过训练得到相应的GA-BP网络模型,未知目标可以通过该模型进行实时定位。仿真实验将该算法与两步加权最小二乘算法以及BP神经网络的定位结果进行对比,结果表明所提的方法定位精度更接近克拉美罗界。