基于电磁辐射信号的煤岩变形破裂自忆性预测模型研究

摘要

国内外大量的实验研究表明，煤岩电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关。国内学者根据电磁辐射特性提出了非接触式电磁辐射预测技术，可以有效地预测煤岩动力灾害。但是，现有的电磁辐射预测技术在进行现场测定时，为了不影响生产，一般是不定时定点进行测定，测定时间也较短，因而不能实现连续监测，大大影响了预测的准确度。因此，怎样做到既不必采用电磁辐射连续监测又能提高预测的准确度，是本文的研究核心。
　　本文借助概率论及数理统计、矩阵论、高等数学、自忆性原理等数学理论，在现场实测煤岩电磁辐射信号的基础之上，建立电磁辐射信号时间序列的自忆性预测模型。论文的主要研究内容如下:
　　(1)煤岩变形破裂电磁辐射实验研究。借助电磁辐射信号监测仪和电液伺服加载系统，进行各种煤岩样品在受载过程中电磁辐射实验研究，以考察煤岩受载过程应力应变变化与电磁辐射变化规律之间的关系。
　　(2)自忆性模型的建立。基于电磁辐射信号，利用自忆性的思想设定一个可能的非线性常微分方程，然后运用双向差分法反演出方程的具体形式。将非线性常微分方程作为动力核，运用系统自忆性原理，推导得一个差分-积分方程;运用最小二乘法求得该方程离散化形式中的自忆系数，从而建立起时间序列的自忆性模型。
　　(3)实例分析。以上述自忆性模型，运用到其他时间段进行电磁辐射信号预测，结果显示了自忆性模型有较好的预测效果。
　　综上所述，本文采用自忆性原理对电磁辐射信号的预测模型研究，具有良好的预报效果，这为我国在煤岩动力灾害预测方面提供了参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外煤岩动力灾害预测研究现状分析

1．3 研究的主要内容及研究方法

1．4 本章小结

第二章 煤岩变形破裂与电磁辐射的相关性

2．1 煤岩电磁辐射产生机理

2．2 煤岩变形破裂电磁辐射预测原理

2．3 煤岩变形破裂电磁辐射实验研究

2．4 本章小结

第三章 自忆性原理

3．1 数学原理

3．2 动力系统的记忆性与自忆性

3．3 自忆性方程的非线性特征

3．4 自忆性原理适用范围

第四章 基于自忆性原理的动态数据建模

4．1 动态数据分析

4．2 反导微分方程

4．3 数据机理-自忆建模

第五章 自忆性原理在煤岩破裂电磁辐射预测中的应用

5．1 回溯阶为3的自忆性建模

5．2 回溯阶为5的自忆性建模

5．3 回溯阶为7的自忆性建模

5．4 回溯阶为9的自忆性建模

5．5 回溯阶为11的自忆性建模

5．6 回溯阶与平均相对误差

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录A：攻读硕士学位期间的主要成果