基于MATLAB的BP神经网络在煤巷锚杆支护设计中的应用

采用MATLAB的BP神经网络工具箱,建立了巷道围岩主要影响因素与支护形式和支护参数之间的高度非线性BP神经网络模型。通过对算例结果的分析,验证了基于MATLAB的BP神经网络应用于煤巷锚杆支护设计的可靠性、可行性和高效性,这表明了BP神经网络方法在锚杆支护设计中具有一定的推广价值。     

基于因子分析与BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测

为提高煤体瓦斯渗透率预测准确性,使用因子分析法对BP神经网络模型进行优化、改进,提出一种改进的BP神经网络预测模型。根据煤体瓦斯渗透率相关主要影响因素实例数据,使用因子分析法对4个煤体瓦斯渗透率影响因素原始数据进行降维数据处理,优化得到2个公共因子;以2个公共因子代替原有4个煤体瓦斯渗透率影响因素作为BP神经网络模型输入层参数,建立改进的BP神经网络煤体瓦斯渗透率预测模型,进行实例数据检验改进BP模型预测效果。最终验证结果:20组训练样本预测值与实际值的相对平均误差为0. 63%,证明训练完成的改进BP神经网络模型具有良好的拟合效果;改进BP模型预测样本平均相对误差为3. 16%,传统BP模型预测样本平均相对误差为6. 37%,证明改进BP模型预测精确度优于传统BP模型。     

基于灰色关联分析-GA-BP模型预测煤层瓦斯含量

为提高煤层瓦斯含量预测的精度和效率,提出用灰色关联分析从影响因素中筛选主要因素,结合运用GA-BP神经网络预测煤层瓦斯含量的方法。通过遗传算法(GA)优化BP神经网络的权值和阈值,解决BP神经网络易过早收敛极小值以及收敛速度慢的问题。用Matlab构建灰色关联分析-GA-BP神经网络、GA-BP神经网络和BP神经网络模型。选取成庄矿3#煤层的含量与影响因素作为实验数据对该模型进行实验分析,比较三个的预测模型的预测结果。实验结果表明:顶板泥岩厚度、煤层厚度、基岩厚度、煤层深度是影响成庄矿3#煤层瓦斯含量的主要因素。灰色关联分析-GA-BP神经网络预测模型平均相对误差为2.77%,比后两种预测模型的预测结果好,能准确预测煤层瓦斯含量。     

基于因子分析与BP神经网络的煤与瓦斯突出预测

为提高煤与瓦斯突出预测的可行性与准确性,将因子分析法与BP神经网络方法相结合,提出一种改进的BP神经网络预测方法。根据平顶山八矿煤与瓦斯突出相关主要影响因素的原始数据,使用因子分析法对9个煤与瓦斯突出影响因素的原始数据进行降维处理,得到3个公共因子;将3个公共因子代替原有的9个煤与瓦斯突出影响因素作为BP神经网络输入层参数,建立因子分析法与BP神经网络法相结合的煤与瓦斯突出预测模型,对平顶山八矿煤与瓦斯突出进行预测。选取平顶山八矿煤与瓦斯突出样本对改进的BP神经网络预测方法进行验证,结果表明:3个预测样本的相对误差分别为1. 79%、3. 54%、0. 83%,均小于10. 00%。采用改进的BP神经网络预测方法可有效解决传统的BP神经网络因为输入层参数过多而数据处理效率低、迭代速率慢与精确度低等问题。     

基于LVQ-GA-BP神经网络的煤矿瓦斯涌出量预测

针对煤矿瓦斯涌出量影响因素多、非线性、复杂性等特点,提出了学习向量量化神经网络(LVQ)与GA-BP神经网络相结合的方法。通过LVQ对诸多影响因素进行分类并选出主要影响因素,再用遗传算法(GA)优化BP神经网络的权值和阈值,构建煤矿瓦斯涌出量预测模型,并通过相关数据将建立的LVQ-GA-BP预测模型与BP神经网络进行了对比分析,结果表明通过这种方法平均相对误差为0.025 51,低于BP神经网络训练的平均绝对误差,网络收敛速度也显著提高了。     

基于小波包-SVD和IPSO-BP的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承振动信号的非平稳性和非线性特点以及BP神经网络结构参数差等因素导致滚动轴承故障识别准确率低的问题,提出一种基于小波包结合奇异值分解(SVD)和改进粒子群算法(IPSO)优化BP神经网络的滚动轴承故障诊断方法。首先通过小波包对振动信号进行分解与重构,得到不同频段的信号之后利用SVD提出有效的故障特征向量,输入到BP神经网络中进行测试。考虑到BP神经网络结构参数差等因素,使用IPSO对BP神经网络进行优化,最后测试得出结果。对比实验模拟和现场数据验证表明,基于小波包-SVD和IPSO-BP的滚动轴承故障诊断准确度大大提高。     

基于LVQ-CPSO-BP算法的煤体瓦斯渗透率预测方法研究

针对BP神经网络算法对煤体瓦斯渗透率预测精度低问题,筛选出影响预测精度的5个主要因素——1个宏观因素(煤层埋深)和4个微观因素(有效应力、温度、瓦斯压力、抗压强度),提出一种基于学习向量量化神经网络(LVQ)分类、混沌粒子群算法(CPSO)优化、BP神经网络预测的LVQ-CPSO-BP煤体瓦斯渗透率预测方法。从宏观上确定临界值将煤层埋深划分为2层;基于有效应力与瓦斯渗透率之间存在拐点关系,从微观上确定拐点值将有效应力划分为2段;采用LVQ将4个微观样本参数依据拐点特征进行分类识别,采用BP神经网络进行学习训练并输出预测结果,并用CPSO对BP神经网络的权值和阈值进行优化;基于样本案例对本文构建的LVQ-CPSO-BP算法进行预测结果验证,并与BP算法、GA-BP算法及PSO-BP算法预测的结果进行对比分析。结果表明:LVQ分类正确识别率较高,CPSO-BP算法预测精度较好,且优于其他3种算法。LVQ-CPSO-BP算法总体预测值与实测值吻合度高,尤其当有效应力减小时,预测精度更高。     

基于BP神经网络的燃煤着火温度的预测

针对燃煤特性研究过程受多种非线性因素制约,不能得到精确结果这一现象,利用BP神经网络理论从非线性角度对燃煤着火温度及影响因素进行了理论分析,并通过实例对智能网络进行训练、学习和预测。结果符合试验要求,成功地实现了利用BP神经网络对燃煤着火温度的预测。     

基于GA-BP神经网络的淋水井筒风温预测模型

矿井进风井筒井底风温是井下风流热计算的重要节点。为准确预测淋水井筒风温，利用皮尔逊相关系数分析与遗传算法（GA）优化BP神经网络相结合的预测模型。借助皮尔逊相关系数分析筛选其中3个主要特征变量作为BP神经网络的输入变量，利用GA优化BP神经网络的权值和阈值，并与标准BP神经网络预测模型进行比较。研究结果表明，全部特征变量与特征变量筛选输入的标准BP神经网络预测模型的预测结果的平均绝对百分比误差分别为1.25%和2.33%,GA优化BP神经网络预测模型的预测结果的平均绝对百分比误差分别为0.97%和2.21%,GA-BP神经网络预测模型预测精度高于标准BP神经网络预测模型，基于特征变量筛选的预测模型既保持了较高的预测精度，又提高了预测效率。     

基于BP神经网络的拉斗铲生产能力预测

在分析拉斗铲生产能力影响因素的基础上,选取实动时间、炸药单耗和采装周期3个因素作为BP 神经网络的训练参数建立BP神经网络预测模型,并利用MATLAB实现网络的训练和预测。预测结果表明,BP神经网络能够较好地预测拉斗铲的生产能力,预测输出与实际输出之间的相对误差一般小于10%,预测精度达到了工程要求。     

BP神经网络在边坡稳定性预测中的应用

对BP神经网络的基本知识进行了简单介绍,并以BP神经网络为基础建立了边坡稳定性预测的数学模型,利用MATLAB的神经网络工具箱模拟了边坡稳定性的预测,结合收集到的边坡实例进行训练。结果表明,BP神经网络对边坡稳定性预测结果与实际符合,能够满足工程需要。表明应用BP神经网络进行边坡稳定性的预测是可行的。     

基于正交设计的覆岩移动BP神经网络预测

为了预测采矿过程中覆岩的移动,在正交实验设计优化组合的基础上,利用数值模拟软件FLAC3D对采宽、采厚、岩性及采深4个影响覆岩移动因素所构建的16种组合进行模拟。根据数值模拟结果,构建了基于BP神经网络预测方法,并借助BP神经网络对覆岩移动进行预测,并与数值模拟结果进行对比。研究结果表明,在正交实验设计的少量模拟结果的基础上,运用BP神经网络对覆岩移动的预测误差较小,具有较高的可信性。     

基于改进BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测模型

分析总结了煤体渗透率的3个主要影响因素--有效应力、温度和瓦斯压力,并结合煤体的力学特性建立了一个预测煤层瓦斯渗透率的BP神经网络模型。根据不同有效应力、不同温度和不同瓦斯压力条件下大量具有代表性的煤样渗透率数据来建立学习样本,并对该模型的精度进行了检验。该BP神经网络经过11 986次学习后精度满足要求,训练后BP神经网络模型所得预测结果的最大绝对误差为0.049×10-15 m2,最大相对误差为4.298%。根据所建立的BP神经网络模型得到的预测值与实测值吻合较好。     

基于多元线性回归与BP神经网络的矿井瓦斯预测模型应用

矿井瓦斯涌出量受众多因素的影响。经研究表明,煤层埋藏深度、煤层厚度、煤层瓦斯含量、煤层间距、日进度及日产量是影响瓦斯涌出的主要因素。利用多元线性回归和BP神经网络理论,分别对矿井瓦斯涌出量进行了预测,最后建立了多元线性回归与BP神经网络的组合预测模型。该模型兼顾了多元回归分析的非线性特性和神经网络的时序特性,通过具体的实例研究,对比了各种方法的预测结果。结果显示,组合预测的结果与实际有较高的拟合度,可靠性高。     

煤层底板导水破坏深度的灰色BP神经网络预算模型

在综合分析影响煤层底板导水破坏深度因素的基础上,应用灰色关联理论筛选预测指标,建立底板破坏深度的灰色BP神经网络计算模型。该模型采用全国典型突水范例和实测数据作为训练样本和测试样本,对实测值、BP和灰色BP神经网络模型计算值进行对比分析。实例分析表明:应用灰色理论筛选指标考虑因素更加全面,结合神经网络预算结果更为接近实际,该模型为承压水上安全采煤提供了科学依据。     

人工神经网络在边坡稳定性预测中的应用

对人工神经网络及BP神经网络的基本知识进行了介绍,并以BP神经网络为基础建立了边坡稳定性预测的数学模型,利用MATLAB的神经网络工具箱实现了边坡稳定性的预测,通过收集到的边坡实例进行训练。结果表明,利用BP神经网络对边坡稳定性进行预测,预测结果与实际相吻合,能够满足工程需要,说明应用BP神经网络进行边坡稳定性的预测是可行的。     

基于BP神经网络的露天采场爆破振速预测

以首云露天铁矿爆破震动实测数据为基础,运用BP神经网络原理,建立了以总药量、最大段药量、爆心距和高程差为输入层的神经网络模型,预测爆破震动峰值振速。将爆破震动监测数据与BP神经网络预测结果和萨氏公式预测结果比较,BP神经网络预测爆破震动峰值平均误差为17.16%,远低于萨氏公式预测的平均误差44.12%,表明BP神经网络预测爆破震动强度精度更高,结果更可靠。     

基于多信息融合与神经网络的矿区目标体重建方法研究

为提高矿区目标体的重建效果,提出了一种将点云数据与图片进行融合的重建方法。通过MATLAB获得目标体的点云数据,对目标体的点云数据进行拼接以及表面重建。以清晰程度、纹理复杂度以及曝光率作为评价图片质量的3个因素,利用BP神经网络对目标体图片的质量进行分级,在卷积神经网络的基础上搭建BP神经网络对目标体图片中的部分进行识别。最终通过融合激光雷达、单目相机所获得的点云数据与图片来实现目标体的重建。结果显示,BP神经网络的分级准确率为96.39%,BP神经网络的最低识别率为96.4%,通过融合后重建目标体的误差小于±0.12m。研究结果为目标体的定位、矿区救援提供了参考依据。     

综合改进BP神经网络在边坡稳定性预测中的应用

针对标准BP神经网络存在收敛速度慢和易陷入局部最小值的问题,提出用附加动量法和自适应学习速率法来优化BP神经网络,提高其收敛速度;引入具有全局搜索能力的模拟退火算法,克服其容易陷入局部最小值问题。应用综合改进后的BP神经网络对已知的实际边坡进行了预测,并将其预测结果与标准BP神经网络和实际值进行对比分析。结果表明:综合改进后的BP神经网络在边坡稳定性预测具有较好的预测效果,与标准的BP神经网络相比,不仅提高了计算速度,而且较大地提高了预测精度,具有较好的应用前景。     

基于灰色—BP神经网络组合模型的边坡稳定性预报方法

在前人研究成果的基础上,研究BP神经网络模型和灰色系统理论的原理,依据它们的适用条件及优缺点,对同一已知边坡取不同样本区间建立GM(1,1)模型,得到不同的预测结果。将多个灰色预测的结果作为输入变量,使用BP神经网络进行组合,输出组合预测结果。提出基于灰色神经网络范例推理的边坡稳定性评价方法,针对边坡稳定性影响因素的复杂多变性和相当强的不确定性,建立了边坡范例检索模型。通过对边坡稳定性因素的灰色模型预处理,以及边坡范例的神经网络学习,最终实现边坡稳定性评价。