用人工神經(jīng)網(wǎng)絡預計輕板隔墻隔聲性能的研究.pdf

1、龍骨和薄板組成的各類墻體(簡稱輕板隔墻)，在建筑中有廣泛應用。由于影響輕板隔墻隔聲的因素眾多，且各因素之間關系復雜，傳統(tǒng)理論在解決輕板隔墻隔聲方面存在局限性。因此在工程設計中，還沒有簡易的預計方法。輕板隔墻在實際應用中，常因墻體構造或材料搭配每有一些變動，一般只得通過試驗室的隔聲測量來獲得它們的實際隔聲效果。因為這種變動即使不大，也很難估計其對實際隔聲量的影響，近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)在工程技術領域中的應用日益增多。它對

2、非線性多變量(對各因素相互關系的考慮)問題具有較好處理能力。為此，我們擬將人工神經(jīng)網(wǎng)絡這一新方法應用于墻體隔聲性能的預計，即通過神經(jīng)網(wǎng)絡逼近直接測量變量和待測變量間的映射關系，以求對一些墻體構造組合條件下的隔聲性能進行預計，為工程應用帶來方便。同時，也可由設定的隔聲量要求，對墻體的構造和材料的搭配，提供設計選擇參考。本文以現(xiàn)有輕板隔墻隔聲研究和實驗結果為基礎，用誤差反向傳播算法和遺傳算法，建立起輕板隔墻的人工神經(jīng)網(wǎng)絡預計模型

3、，為隔聲性能的預計和墻體的設計提供一種新的簡便方法。本研究工作重點考慮了下列幾個方面：(一)影響輕板隔墻隔聲因素的分析及網(wǎng)絡輸入變量的確定 通過對影響墻體隔聲性能諸 多因素的分析，確定了11個參量的因素集。采用相關分析方法及主成份分分析等統(tǒng)計 分析方法，合理選定了多個影響因素集作為神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入變量(一般取6個)。(二)數(shù)據(jù)的整理、分析與處理 通過對所收集的國內(nèi)外大量實測數(shù)據(jù)的分析，試圖發(fā)現(xiàn)數(shù) 據(jù)之間的規(guī)律

4、，并對一些類型變量進行了賦值。對樣本數(shù)據(jù)進行了分布檢驗和變換處 理，比較好地解決了網(wǎng)絡訓練中的訓練樣本問題?？紤]到不同試驗室測量結果存在著 一定的差異，進一步對影響隔聲量的阻尼特性和不同試驗室構造和側向傳聲方面的差 異等因素進行了分析，提出采用“綜合變量”來解決所存在的這類矛盾問題，使得神 經(jīng)網(wǎng)絡同墻體隔聲預計能夠很好結合起來。(三)人工神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)化 網(wǎng)絡層數(shù)的確定、各層節(jié)點數(shù)及其激活函數(shù)的類型選擇，以

5、 及訓練初始參數(shù)的選取和權值的訓練方法等，決定網(wǎng)絡是否合理，可靠。因為不合理 的賦值會導致過度吻合等缺陷。對此進行大量分析討論后，將輸入變量進行了合理的 組合，設計并訓練完成了多種網(wǎng)絡預測模型。最后確定了一些性能優(yōu)良的網(wǎng)絡，作為 輕板隔墻隔聲性能的預測模型。(四)基于不同算法的網(wǎng)絡研究 通過引入優(yōu)化理論中的多目標優(yōu)化概念，提出了基于遺傳 算法的神經(jīng)網(wǎng)絡學習方法。該方法通過繼承原先網(wǎng)絡的部分特性，解決了神