人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在泥沙運動中的應(yīng)用與研究.pdf

1、近些年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和對大自然無休止的掠奪，我國大江大河流域內(nèi)水土流失嚴重，造成大量的泥沙輸入河道，加劇了江河整治的復(fù)雜性并帶來嚴重的災(zāi)害。為了真正落實科學(xué)發(fā)展觀與建設(shè)和諧社會，對于泥沙深入的研究迫在眉睫。雖然泥沙運動力學(xué)己形成了一些比較成熟的理論，但是至今仍有許多問題尚未得到解決。 本文首先對泥沙的起動和推移質(zhì)研究成果做簡要的回顧性總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上詳細闡述了泥沙起動問題和推移質(zhì)問題聯(lián)系的紐帶——推移質(zhì)最大起動粒徑研究的意

2、義以及就目前研究水平所面臨的問題；與此同時，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論則模仿人腦的思維，做出判斷和預(yù)測，它可以借助有限的實測資料獲取經(jīng)驗，揭示輸入資料潛在的效應(yīng)和變化趨勢，無需用戶建立函數(shù)關(guān)系，對復(fù)雜的非線性系統(tǒng)尤為有效。其次，選擇目前采用最為廣泛的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、通過VC＃.NET開發(fā)平臺和SQL2000數(shù)據(jù)庫并結(jié)合平衡輸沙狀態(tài)下的水槽輸沙試驗數(shù)據(jù)，開發(fā)出界面友好、基于BP及其改進算法的多輸入單輸出三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測軟件。針對BP網(wǎng)絡(luò)算法所固有

3、的缺點，提出并實現(xiàn)的兩種改進算法分別為自適應(yīng)調(diào)整學(xué)習(xí)率算法和模擬退火算法。再次，利用作者開發(fā)的帶有自主知識產(chǎn)權(quán)的預(yù)測軟件和Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，對實驗數(shù)據(jù)做計算、預(yù)測和分析；與此同時，針對BP算法的轉(zhuǎn)換函數(shù)中參數(shù)t對網(wǎng)絡(luò)模型輸出精度和穩(wěn)定性的影響展開探索性的研究，并在大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出了參數(shù)t的取值公式與適用范圍。最后，通過對基于經(jīng)典BP網(wǎng)絡(luò)算法、自適應(yīng)調(diào)整學(xué)習(xí)率改進算法、模擬退火改進算法預(yù)測結(jié)果與Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱

4、預(yù)測結(jié)果之間科學(xué)詳盡的橫向與縱向的數(shù)據(jù)比較與穩(wěn)定性分析得出本文的結(jié)論。 本文的結(jié)論為：對于平衡狀態(tài)下的寬級配非均勻沙水槽輸沙試驗中最大起動粒徑的推求，利用VC＃.NET開發(fā)出界面友好、基于BP及其改進算法的多輸入單輸出三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測軟件，其計算精度滿足工程要求，特別對模擬退火改進算法，其計算精度比成熟的Matlab工具箱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱計算精度還要高，顯示出光明的應(yīng)用前景與商業(yè)價值，對于泥沙起動和推移質(zhì)的研究有一定的輔助作用和參