基于改进的SVM参数寻优岩体冲击地压声发射分析预测

摘要

冲击地压是岩体产生的一种非常复杂的非线性动力学现象，是影响矿井开采工作的四大灾害之一。对于岩体冲击地压预测的研究有很多方法，较为常用的传统方法有综合法、电磁辐射法、钻屑法等。在这些方法中，存在的问题在于很难用现有的数学和力学建立相应的预测模型。随着计算机技术和信号检测技术的快速发展，声发射技术也越来越成熟，目前较为广泛采用的冲击地压预测方法为声发射法。论文以冲击地压声发射信号为研究对象，结合冲击地压及声发射的发生机理，开展了岩体冲击地压预测方法的研究。
　　针对现有岩体冲击地压危险性评价指标参数选取片面单一，不合理等问题，论文从岩体冲击倾向物理力学指标和声发射特征参数的角度建立了冲击地压危险性评价指标体系，为支持向量机（SVM）预测模型输入向量的提取提供了依据，提出了一种改进的参数寻优支持向量机回归预测方法，为岩体冲击地压灾害的预测提供了一种方法和路线。其主要研究工作包括：
　　①通过岩体声发射特征实验研究，以相关理论及实验数据为基础，分析了声发射特征参数以及冲击地压倾向性参数，建立包含了两类参数的岩体冲击地压评价指标体系，为支持向量机预测模型输入向量的选择提供了依据。同时，论文引入模糊信息粒化方法，将其结合运用于SVM的回归预测模型中，实现了对预测目标值变化趋势和变化空间的预测。
　　②通过对比预测指标验证的方法进行了核函数选择的研究，验证结果表明将高斯径向基核函数用于构建岩体冲击地压预测模型是适合的。论文提出的一种改进的参数寻优交叉验证算法（K-CV），用于对核参数g、惩罚因子C的优化选择，该算法的运用保证了较好的预测效果，也解决了传统预测方法中参数寻优过程缺乏理论基础的弊端。
　　③对基于模糊信息粒化的SVM回归预测模型进行了实现，借助MATLAB仿真实验设计了SVM回归预测模型，完成模型的训练、评价以及预测结果验证。最后通过MATLABGUIDE可视化界面设计来完成了冲击地压声发射预测软件的编制。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2国内外研究状况

1.3论文方法路线及关键问题

1.4论文研究的组织结构

1.5本章小结

2 冲击地压声发射预测机理分析

2.1岩体冲击地压声发射产生机理

2.2 岩体冲击地压声发射特征实验研究

2.3冲击地压评价指标体系的建立

2.4本章小结

3 冲击地压SVM回归预测模型的构建

3.1模糊信息粒化

3.2支持向量机

3.3改进的参数寻优SVM预测模型的构建

3.4 本章小结

4 基于改进的参数寻优SVM冲击地压预测实现

4.1SVM预测模型训练

4.2 模糊信息粒化SVM预测实现

4.3冲击地压预测效果验证

4.4 岩体冲击地压声发射预测软件的编制

4 5 本章小结

5 总结与展望

5.1论文工作总结

5.2研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目：