【摘要】：為了實現(xiàn)對煤與瓦斯突出強度等級的準確辨識,提出將核主成分分析(KPCA)和改進概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,建立煤與瓦斯突出的強度辨識模型。根據(jù)煤層條件和生產(chǎn)條件,確定影響煤礦瓦斯突出的相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)并對其進行測定,采用KPCA對該參數(shù)集進行降維處理,提取出可以表征煤與瓦斯突出的敏感參數(shù)作為辨識模型的輸入值。利用混沌免疫粒子群算法(CIPSO)優(yōu)化概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PNN)的σ參數(shù),以克服PNN中平滑參數(shù)σ單一而導致的分類錯誤,避免了人為因素的影響,提高辨識模型的精度。實例分析結(jié)果表明,相比BP、PNN、PSO-PNN等方法,該方法對煤與瓦斯突出強度進行辨識,結(jié)果更為準確。
【圖文】：

投茸罡叩牧Ｗ幼槌桑噌溆嗔Ｗ幼?成種群Lk。⑦對Sk中的粒子進行克壟混沌變異和選擇操作，獲得更新后的精英種群Sk+1。⑧在Lk中，運用Γ(*)算子對親和度最低的粒子予以舍棄，得到新種群Lk+1，其中:Γ(X)=rand()(U－L)+L(23)式中:L，U分別表示抗體粒子X取值范圍的上下界。⑨將種群Sk+1和Lk+1合并，得到新一代種群Pk+1;⑩檢驗是否滿足終止條件，若不滿足終止條件則返回步③。4煤與瓦斯突出強度辨識的實現(xiàn)基于上述原理，利用KPCA和CIPSO-PNN建立煤與瓦斯突出強度辨識模型的流程如圖1所示。圖1煤與瓦斯突出強度辨識流程圖4．1樣本數(shù)據(jù)的采集考慮到本文所選礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和巷道分布的實際情況，測定瓦斯壓力利用直接法，在圍巖致密且無斷層地帶進行鉆孔，采用膠囊－壓力粘液封孔方式，并利用M－Ⅳ型瓦斯壓力測定儀進行瓦斯壓力測量。為了節(jié)省測壓時間，選用主動測壓方式，并在氣室內(nèi)注入高壓CO2，當穩(wěn)定后的瓦斯壓力變化值小于0．05MPa時，壓力表顯示數(shù)值為煤層的瓦斯壓力值。對礦井總回風巷的瓦斯?jié)舛葴y量可在測風站內(nèi)選用KGY－002A型甲烷傳感器完成。礦井總回風量的測量選用KGF2型礦用風量傳感器，該傳感器利用卡曼渦街原理實現(xiàn)風速測量。根據(jù)測得風速，可計算巷道的風量為:θ=νAK(24)式中:ν為測量的風速平均值，m/s;A是巷道的斷面，m2;K為修正系數(shù)。在瓦斯?jié)舛群涂偦仫L量已測定的情況下，利用式(3)～式(5)求得絕對瓦斯涌出量、相對瓦斯274

．2168260．8612．271854．551012．59．245．59191．115．87394．563015．311．5710*23．81．7819．571184．169717．6111411*25．11．2516．771174．562915．811．5641225．90．67771784．3432107末突出13250．60415434．43367．25．2末突出1424．30．67215944．920043末突出1527．20．605．228235．338396．5末突出1627．90．5713．128934．75401310．1末突出1729．40．7012．471905．453513．29．819．718*29．50．7012．471934．153313．29．84419*26．30．604．115154．43455．55．5末突出圖2各主成分解釋方差的帕累托圖4．2基于KPCA煤與瓦斯突出敏感指標提取利用KPCA進行煤與瓦斯突出敏感指標提取流程如下:①利用MATLAB中的zscore函數(shù)對煤與瓦斯突出樣本數(shù)據(jù)進行標準化處理，消除量綱影響;②確定核函數(shù)。完成高維特征空間的中心化處理，計算矩陣s豄;③計算特征值和特征向量，進行高維空間的正規(guī)化;④計算測試樣本的非線性主分量。核函數(shù)選擇高斯徑向基函數(shù)，即K(x，xi)=exp－‖x－xi‖22σ[]21σ1的選擇對特征參數(shù)提取結(jié)果有直接影響，可通過實驗方法確定該值。利用MATLAB計算得到特征值及累計貢獻率。采用KPCA方法進行突出敏感指標提取，前3項主成分的方差分別為0．1773、0．0497和0．0428，，其累積貢獻率達到89．60%左右。利用圖2帕累托圖對方差進行解釋。依據(jù)主成分選取標準(累積貢獻率大于80%以上)，可用前3項主成分可代替原來的9項指標。計算核矩陣在提取出的特征向量上的投影Y1、Y2和Y3，即為經(jīng)過KPCA降維后所得到的數(shù)據(jù)，見表2。表2KPCA降維后的數(shù)據(jù)編號Y1Y2Y3編號Y1Y2Y310．0400．054－0．032110．184－0．004－0．002

【參考文獻】

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本文編號：2559717