針對主動源震動波CT反演存在的成本高和生產(chǎn)影響大以及被動源震動波CT反演存在的反演周期和目標(biāo)區(qū)域反演準(zhǔn)確性不可控等問題,通過將主動源和被動源相結(jié)合,構(gòu)建了主動源-被動源震動波一體化反演技術(shù),從而實現(xiàn)了低成本、低生產(chǎn)干擾、反演周期和準(zhǔn)確性可控的震動波CT反演。在構(gòu)建主動源-被動源震動波一體化反演技術(shù)時,需要在已有被動源基礎(chǔ)上增加主動源,實現(xiàn)震動波射線對目標(biāo)區(qū)域的有效覆蓋。理論上,震動波射線對目標(biāo)區(qū)域的有效覆蓋受主動源數(shù)量和位置兩個參數(shù)的控制。所以,需要提出一種優(yōu)化方法,確定一體化反演時最優(yōu)的主動源數(shù)量和位置參數(shù)。本文根據(jù)震動波CT反演理論,提出了一種主動源數(shù)量和位置參數(shù)優(yōu)化方法。該方法包括兩個評價指標(biāo):準(zhǔn)確性指標(biāo)和穩(wěn)定性指標(biāo)。其中,準(zhǔn)確性指標(biāo)越低,反演結(jié)果準(zhǔn)確性越高;穩(wěn)定性指標(biāo)越小,反演結(jié)果越穩(wěn)定。由于準(zhǔn)確性指標(biāo)和穩(wěn)定性指標(biāo)不能同時取得最小值,所以構(gòu)建了一種多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型來求解二者的最優(yōu)解。在求解過程中,通過采用遺傳算法降低求解復(fù)雜度的方式解決了解空間巨大的問題,使求解快速收斂。采用Matlab編寫了模塊化的優(yōu)化程序,并進行了不同方案的數(shù)值模擬驗證。驗證得到:（1）射線覆蓋密度與反演的準(zhǔn)... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1支配關(guān)系

碩士學(xué)位論文12圖2-2Pareto最優(yōu)邊界Figure2-2Paretooptimalboundary2.3.2NSGA-Ⅱ算法中的基本概念多目標(biāo)的優(yōu)化的計算過程中存在大量的解集查找工作，該工作大部分可視為無效工作極大的浪費計算時間，為了盡可能減少無效計算時間需要一個合理的算法。目前Pareto存檔進化策略(PAES)、小生境Pareto遺傳算法(NPGA)、改進非劣分類遺傳算法(NSGA-Ⅱ)、改進多目標(biāo)雜亂遺傳算法(MOMGA-Ⅱ)等算法廣泛應(yīng)用，以上算法中NSGA-Ⅱ算法計算復(fù)雜度最小，計算用時最��；同時，NSGA-Ⅱ改進了傳統(tǒng)遺傳算法，提升了其運算速度并增強了種群的多樣性，最終降低了其輸入?yún)?shù)的依賴程度，排除了人為因素的干擾，實現(xiàn)全局快速收斂得到最優(yōu)解。綜上，NSGA-II算法能夠快速的解決多目標(biāo)優(yōu)化問題，能夠得到較好的非劣前端最優(yōu)解。因此，本文選擇了基于NSGA-Ⅱ多目標(biāo)算法來解決主動源參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化的算法問題。2.3.2.1算法的基本思想Deb等學(xué)者在遺傳算法的基礎(chǔ)上提出出了改進型非劣分類遺傳算法(NSGA-II)[69]，該算法增加快速非支配排序算法、精英保留策略、采用擁擠度和擁擠度比較算子，不僅降低了其計算復(fù)雜度，還擴大了采樣空間保證了種群的多樣性。NSGA-II算法的基本思想[70]為：1）首先通過隨機方法產(chǎn)生包含N個體的初始種群Pt，對種群Pt進行非劣分層處理，選擇適應(yīng)度強的個體進行交叉、變異操作產(chǎn)生子代種群Qt，并將種群Pt和子代種群Qt合并形成規(guī)模為2N的第一代種群Rt。2）將種群Rt中每個個體進行快速非支配排序，計算非支配層中的個體的擁擠度，然后基于精英選擇策略（個體之間的非支配關(guān)系和擁擠度）選取N個體形成新的父代種群Pt+1。3）新的父代種群通過遺傳算法的交叉與變異程序產(chǎn)生新的子代種群Qt+1，

碩士學(xué)位論文20（a）模型網(wǎng)格（b）理論速度分布圖3-1理論速度模型Figure3-1Theoreticalvelocitymodel煤礦開采工藝主要以長壁垮落式為主，工作面易安裝監(jiān)測設(shè)備的區(qū)域僅有工作面運輸巷道和回風(fēng)巷道。工作面進行微震監(jiān)測及主動震動波CT反演時，檢波器一般等間距布置布置在順槽兩側(cè)�？紤]這種空間限制，激發(fā)點和接收點以5m間距均勻布置在模型兩側(cè)，同時將激發(fā)點側(cè)所有單元格的中點處設(shè)置為激發(fā)點的候選點（剔除已為激發(fā)點的位置），共設(shè)置6個激發(fā)點、6個接收點、24個候選點詳細位置及坐標(biāo)見圖3-1、表3-1、表3-2、表3-3。表3-1激發(fā)點坐標(biāo)單位mTable3-1Excitationpointcoordinates編號X坐標(biāo)Y坐標(biāo)B102.5B207.5B3012.5B4017.5B5022.5B6027.5表3-2接收點坐標(biāo)單位mTable3-2Receivercoordinates編號X坐標(biāo)Y坐標(biāo)R1202.5R2207.5R32012.5R42017.5R52022.5R62027.5

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]礦震震動波波速層析成像原理及其預(yù)測煤礦沖擊危險應(yīng)用實踐[D]. 鞏思園.中國礦業(yè)大學(xué) 2010
[2]采動煤巖沖擊破裂的震動效應(yīng)及其應(yīng)用研究[D]. 曹安業(yè).中國礦業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]沖擊危險性評價模型的建立及應(yīng)用研究[D]. 雷毅.煤炭科學(xué)研究總院 2005



本文編號：3609502