為提高海洋工程材料腐蝕速率預(yù)測(cè)的精度,提出了一種基于遺傳算法（GA）優(yōu)化反向傳播（Back Propagation,BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋工程材料海洋環(huán)境腐蝕速率預(yù)測(cè)模型。通過遺傳算法對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值進(jìn)行優(yōu)化,利用優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。GA-BP模型選取具有代表性的2Cr1312不銹鋼、Q235B碳鋼和6082鋁合金三種基本海洋工程材料數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn),預(yù)測(cè)結(jié)果誤差小于傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并且在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間上有所縮短,預(yù)測(cè)精度上有所提高。本模型在海洋工程材料于海洋環(huán)境中腐蝕速率的實(shí)際預(yù)測(cè)中具有良好的推廣價(jià)值。 

【文章來源】：海洋科學(xué). 2020,44(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算流程圖

遺傳算法(GA)是一種以“適者生存”為基礎(chǔ)的優(yōu)化算法,具有普遍隨機(jī)性、適用性強(qiáng)和并行度高等優(yōu)點(diǎn),利用復(fù)制、交叉、變異等操作步驟,能夠?qū)栴}解編碼表示的“染色體”群一代代不斷進(jìn)化,從而群體收斂到最合適,并最終獲取到目標(biāo)問題的最優(yōu)解[10]。遺傳算法有著理論及實(shí)操簡易、適應(yīng)性強(qiáng)以及限制條件約束弱等優(yōu)點(diǎn),且具有隱含并行性以及在全局尋優(yōu)的過程中有著突出優(yōu)勢(shì),遺傳算法能夠與其他智能算法進(jìn)行融合,該方式已在各個(gè)領(lǐng)域得到了全面的實(shí)際應(yīng)用。遺傳算法能夠在搜索全局方面達(dá)到最優(yōu)是基于模仿自然界生物進(jìn)化機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。遺傳算法使用適者生存的原則可對(duì)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐次操作,通過搜索全局可得到一個(gè)與實(shí)際誤差最小的最優(yōu)方案。遺傳算法的流程如圖2所示。2 GA-BP模型構(gòu)建

根據(jù)上述公式,本文經(jīng)過式(1)計(jì)算,得出隱含層結(jié)點(diǎn)的區(qū)間范圍為[4,11],但由于公式具有經(jīng)驗(yàn)性,導(dǎo)致誤差過大,預(yù)測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確。通過對(duì)模型進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),當(dāng)隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為8時(shí),最終算法得到完美的收斂,該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)精度最高,所以最終確定隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為8。因此構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為6-8-1,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建后的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖3中,影響因素為水溫、溶解氧、鹽度、電導(dǎo)率、p H值和氧化還原電位,IW和LW表示各層中的連接權(quán)值,預(yù)測(cè)速率為輸出結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于遺傳算法SVM的海洋環(huán)境腐蝕速率預(yù)測(cè)[J]. 李響,余建星,苗春生,郭帥,齊凱,陳達(dá)興.  中國海洋平臺(tái). 2018(05)
[2]GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)金屬腐蝕速率[J]. 向乃瑞,閆海,王煒,劉闖,陳思凡.  電力學(xué)報(bào). 2018(01)
[3]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海洋管線腐蝕速率預(yù)測(cè)新方法[J]. 鄧志安,李姝儀,李曉坤,王珊,王曉軍.  中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào). 2015(06)
[4]BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)國內(nèi)典型地區(qū)碳鋼土壤腐蝕的預(yù)測(cè)研究[J]. 李麗,李曉剛,邢士波,董超芳,杜翠薇.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2013(05)
[5]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在我國海水腐蝕中的應(yīng)用[J]. 宋偉偉,董彩常,張波.  腐蝕與防護(hù). 2012(08)
[6]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸油管道內(nèi)腐蝕速率預(yù)測(cè)模型[J]. 胡松青,石鑫,胡建春,任振甲,郭愛玲,高元軍.  油氣儲(chǔ)運(yùn). 2010(06)
[7]GA-BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于海底腐蝕管道極限承載力的研究[J]. 李昕,王原嵩,陳嚴(yán)飛.  中國海洋平臺(tái). 2009(04)
[8]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化碳鋼表面TiO2修飾膜制備工藝[J]. 宋來洲,高志明,宋詩哲.  中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào). 2001(02)
[9]海水中鋼鐵腐蝕與環(huán)境因素的灰關(guān)聯(lián)分析[J]. 朱相榮,張啟富.  海洋科學(xué). 2000(05)

博士論文
[1]海洋環(huán)境工程鋼材腐蝕行為與預(yù)測(cè)模型的研究[D]. 劉學(xué)慶.中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所） 2004



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