搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于多变量混沌时间序列的煤矿斜井TBM施工动态风险预测

侯公羽 梁荣 孙磊 刘琳 龚砚芬

引用本文:
Citation:

基于多变量混沌时间序列的煤矿斜井TBM施工动态风险预测

侯公羽, 梁荣, 孙磊, 刘琳, 龚砚芬

Risk analysis on long inclined-shaft construction in coalmine by TBM techniques based on multiple variables chaotic time series

Hou Gong-Yu, Liang Rong, Sun Lei, Liu Lin, Gong Yan-Fen
PDF
导出引用
  • 在全面分析煤矿长斜井TBM(盾构)施工动态风险特点的基础上,利用多变量混沌时间序列预测方法对其进行预测. 利用主成分分析法,确定影响煤矿长斜井TBM施工风险的主要成分. 对煤矿长斜井TBM施工风险多变量时间序列进行相空间的重构,确定时间延迟τ i 和嵌入维数m i ,采用小数据量法计算煤矿长斜井TBM施工多变量风险时间序列的最大Lyapunov指数,证明了其具有混沌特性,提出了一阶局域法与双隐层神经网络的组合预测模型,该模型能够对多变量风险时间序列随时间的变化进行预测. 仿真实验表明,该预测模型误差小于单变量时间序列的预测误差,具有较强的预测能力和较好的预测效果,可为煤矿长斜井TBM施工风险分析与评估提供一种新的途径.
    Multi-variable chaotic time series are used to predict the long inclined-shaft construction in coalmine construction by TBM techniques, and principal component analysis (PCA) is used to determine the main factors that impact risk (shield) of the long inclined-shaft construction in coalmine by TBM techniques. Phase space of risk time series for construction by TBM are reconstructed; time delay and embedding dimension are determined. Maximum Lyapunov indexes of risk are obtained by using small data quantity method; it is found that the time series have characteristics of chaos. Prediction model is established using the combination of first-order local method and double hidden layer neural network. Simulation experiments show that the combined model has a strong ability of prediction and achieves better effect. As a result, it provides a new way for long inclined-shaft construction in coalmine by TBM techniques.
    • 基金项目: 国家自然科学基金委员会与神华集团有限责任公司联合资助重点项目(批准号:U1261212)和 中央高校基本科研业务费(批准号:2012KL02)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Co-Funding of NSFC (Nationsl Natural Science Foundation of China) and Shenhua Group Corporation Ltd (Grant No. U1261212), and the Central University Basic Scientific Research Fund (Grant No. 2012KL02).
    [1]

    Yin J T, Shang Y J, Fu B J 2005 Journal of Engineering Geology 24 389 (in Chinese) [尹俊涛, 尚彦军, 傅冰骏 2005 工程地质学报 24 389]

    [2]

    Pelizza S, Grasso P 2002 Construction Machinery 5 21(in Chinese)[ 徐书林译 2002 建筑机械 5 21]

    [3]

    Tao L B 2012 Theory and Practice of Risk Analysis on Project-Risk Anakysis on Shanghai Chongming Cross-river Tunnel Engineering (Tongji University Press) (in Chinese) [陶履彬 2012 工程风险分析理论与实践-上海崇明越江通道工程风险分析 (同济大学出版社)]

    [4]

    Zhang X D, Liu X D, Zheng Y, Liu C 2013 Chin. Phys. B 22 030509

    [5]

    Tang Y F, Liu S L, Jiang R H, Liu Y H 2013 Chin. Phys. B 22 030504

    [6]

    Zhang F F, Liu S T, Yu W Y 2013 Chin. Phys. B 22 120505

    [7]

    Liu H M, Qi H, Cai Z Q 2003 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering 22 434 (in Chinese)[刘华明, 齐欢, 蔡志强 2003 岩石力学与工程学报 22 434]

    [8]

    Jiang J S, Han L J, He Y N 2005 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering 24 2934 (in Chinese)[蒋斌松, 韩立军, 贺永年 2005 岩石力学与工程学报 24 2934]

    [9]

    Zhao Z G, Tan Y L 2009 Rock and Soil Mechanics 20 2186 (in Chinese) [赵志刚, 谭云亮 2009 岩土力学 20 2186]

    [10]

    Zhao Y P, Zhang L Y, Li D C, Wang L F, Jiang H Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 120511 (in Chinese) [赵永平, 张丽艳, 李德才, 王立峰, 蒋洪章 2013 物理学报 62 120511]

    [11]

    Lei S L 2005 Chongqing University 13 (in Chinese) [雷绍兰 2005 重庆大学 13]

    [12]

    Takens F 1981 Lecture Notes in Mathematics 898 230

    [13]

    Zhang X Q, Liang J 2012 Acta Phys. Sin. 61 190507 (in Chinese) [张学清, 梁军 2012 物理学报 61 190507]

    [14]

    Liu D Y, Wang Y W, Wang X, He K, Zhang X J, Yang C X 2012 Acta Phys. Sin. 61 150506 (in Chinese) [刘丹阳, 王亚伟, 王仙, 何昆, 张兴娟, 杨春信 2012 物理学报 61 150506]

    [15]

    Lv J H, Lu J A, Chen S H 2005 The Analysis and Applications of Chaotic Time Series (Wuhan: Wuhan University Press) 72-85 (in Chinese) [吕金虎, 陆君安, 陈士华 2005 混沌时间序列分析及其应用 (武汉:武汉大学出版社) 72–85]

    [16]

    Ma J, Xu P K 2009 Techniques of Automation and Application 28 15 (in Chinese) [马娟, 徐培凯 2009 自动化技术与应用 28 15]

    [17]

    Zuo J, Wang H, Ceng Z F 2008 Statistics and Decision 16 33 (in Chinese) [左俊, 王桓, 曾昭法 2008 统计与决策 16 33]

    [18]

    Ding G, Zhong S S 2007 Acta Phys. Sin. 56 1224 (in Chinese) [丁刚, 钟诗胜 2007 物理学报 56 1224]

  • [1]

    Yin J T, Shang Y J, Fu B J 2005 Journal of Engineering Geology 24 389 (in Chinese) [尹俊涛, 尚彦军, 傅冰骏 2005 工程地质学报 24 389]

    [2]

    Pelizza S, Grasso P 2002 Construction Machinery 5 21(in Chinese)[ 徐书林译 2002 建筑机械 5 21]

    [3]

    Tao L B 2012 Theory and Practice of Risk Analysis on Project-Risk Anakysis on Shanghai Chongming Cross-river Tunnel Engineering (Tongji University Press) (in Chinese) [陶履彬 2012 工程风险分析理论与实践-上海崇明越江通道工程风险分析 (同济大学出版社)]

    [4]

    Zhang X D, Liu X D, Zheng Y, Liu C 2013 Chin. Phys. B 22 030509

    [5]

    Tang Y F, Liu S L, Jiang R H, Liu Y H 2013 Chin. Phys. B 22 030504

    [6]

    Zhang F F, Liu S T, Yu W Y 2013 Chin. Phys. B 22 120505

    [7]

    Liu H M, Qi H, Cai Z Q 2003 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering 22 434 (in Chinese)[刘华明, 齐欢, 蔡志强 2003 岩石力学与工程学报 22 434]

    [8]

    Jiang J S, Han L J, He Y N 2005 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering 24 2934 (in Chinese)[蒋斌松, 韩立军, 贺永年 2005 岩石力学与工程学报 24 2934]

    [9]

    Zhao Z G, Tan Y L 2009 Rock and Soil Mechanics 20 2186 (in Chinese) [赵志刚, 谭云亮 2009 岩土力学 20 2186]

    [10]

    Zhao Y P, Zhang L Y, Li D C, Wang L F, Jiang H Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 120511 (in Chinese) [赵永平, 张丽艳, 李德才, 王立峰, 蒋洪章 2013 物理学报 62 120511]

    [11]

    Lei S L 2005 Chongqing University 13 (in Chinese) [雷绍兰 2005 重庆大学 13]

    [12]

    Takens F 1981 Lecture Notes in Mathematics 898 230

    [13]

    Zhang X Q, Liang J 2012 Acta Phys. Sin. 61 190507 (in Chinese) [张学清, 梁军 2012 物理学报 61 190507]

    [14]

    Liu D Y, Wang Y W, Wang X, He K, Zhang X J, Yang C X 2012 Acta Phys. Sin. 61 150506 (in Chinese) [刘丹阳, 王亚伟, 王仙, 何昆, 张兴娟, 杨春信 2012 物理学报 61 150506]

    [15]

    Lv J H, Lu J A, Chen S H 2005 The Analysis and Applications of Chaotic Time Series (Wuhan: Wuhan University Press) 72-85 (in Chinese) [吕金虎, 陆君安, 陈士华 2005 混沌时间序列分析及其应用 (武汉:武汉大学出版社) 72–85]

    [16]

    Ma J, Xu P K 2009 Techniques of Automation and Application 28 15 (in Chinese) [马娟, 徐培凯 2009 自动化技术与应用 28 15]

    [17]

    Zuo J, Wang H, Ceng Z F 2008 Statistics and Decision 16 33 (in Chinese) [左俊, 王桓, 曾昭法 2008 统计与决策 16 33]

    [18]

    Ding G, Zhong S S 2007 Acta Phys. Sin. 56 1224 (in Chinese) [丁刚, 钟诗胜 2007 物理学报 56 1224]

  • [1] 王新迎, 韩敏. 基于极端学习机的多变量混沌时间序列预测. 物理学报, 2012, 61(8): 080507. doi: 10.7498/aps.61.080507
    [2] 高光勇, 蒋国平. 采用优化极限学习机的多变量混沌时间序列预测. 物理学报, 2012, 61(4): 040506. doi: 10.7498/aps.61.040506
    [3] 陈志旺, 刘文龙. Rössler超混沌系统多变量广义预测控制快速算法. 物理学报, 2011, 60(5): 050506. doi: 10.7498/aps.60.050506
    [4] 张春涛, 马千里, 彭宏, 姜友谊. 基于条件熵扩维的多变量混沌时间序列相空间重构. 物理学报, 2011, 60(2): 020508. doi: 10.7498/aps.60.020508
    [5] 张勇, 关伟. 基于最大Lyapunov指数的多变量混沌时间序列预测. 物理学报, 2009, 58(2): 756-763. doi: 10.7498/aps.58.756
    [6] 刘福才, 张彦柳, 陈 超. 基于鲁棒模糊聚类的混沌时间序列预测. 物理学报, 2008, 57(5): 2784-2790. doi: 10.7498/aps.57.2784
    [7] 王永生, 孙 瑾, 王昌金, 范洪达. 变参数混沌时间序列的神经网络预测研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6120-6131. doi: 10.7498/aps.57.6120
    [8] 杨永锋, 任兴民, 秦卫阳, 吴亚锋, 支希哲. 基于EMD方法的混沌时间序列预测. 物理学报, 2008, 57(10): 6139-6144. doi: 10.7498/aps.57.6139
    [9] 丛 蕊, 刘树林, 马 锐. 基于数据融合的多变量相空间重构方法. 物理学报, 2008, 57(12): 7487-7493. doi: 10.7498/aps.57.7487
    [10] 韩 敏, 史志伟, 郭 伟. 储备池状态空间重构与混沌时间序列预测. 物理学报, 2007, 56(1): 43-50. doi: 10.7498/aps.56.43
    [11] 贺 涛, 周正欧. 基于分形自仿射的混沌时间序列预测. 物理学报, 2007, 56(2): 693-700. doi: 10.7498/aps.56.693
    [12] 刘福才, 孙立萍, 梁晓明. 基于递阶模糊聚类的混沌时间序列预测. 物理学报, 2006, 55(7): 3302-3306. doi: 10.7498/aps.55.3302
    [13] 孟庆芳, 张 强, 牟文英. 混沌时间序列多步自适应预测方法. 物理学报, 2006, 55(4): 1666-1671. doi: 10.7498/aps.55.1666
    [14] 卢 山, 王海燕. 多变量时间序列最大李雅普诺夫指数的计算. 物理学报, 2006, 55(2): 572-576. doi: 10.7498/aps.55.572
    [15] 崔万照, 朱长纯, 保文星, 刘君华. 基于模糊模型支持向量机的混沌时间序列预测. 物理学报, 2005, 54(7): 3009-3018. doi: 10.7498/aps.54.3009
    [16] 雷 明, 韩崇昭, 郭文艳, 文小琴. 非线性时间序列的小波分频预测. 物理学报, 2005, 54(5): 1988-1993. doi: 10.7498/aps.54.1988
    [17] 董恩增, 陈增强, 袁著祉. 混沌系统的自适应多变量广义预测控制与同步. 物理学报, 2005, 54(10): 4578-4583. doi: 10.7498/aps.54.4578
    [18] 崔万照, 朱长纯, 保文星, 刘君华. 混沌时间序列的支持向量机预测. 物理学报, 2004, 53(10): 3303-3310. doi: 10.7498/aps.53.3303
    [19] 王宏伟, 马广富. 基于模糊模型的混沌时间序列预测. 物理学报, 2004, 53(10): 3293-3297. doi: 10.7498/aps.53.3293
    [20] 张家树, 肖先赐. 混沌时间序列的Volterra自适应预测. 物理学报, 2000, 49(3): 403-408. doi: 10.7498/aps.49.403
计量
  • 文章访问数:  5157
  • PDF下载量:  691
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-23
  • 修回日期:  2014-01-27
  • 刊出日期:  2014-05-05

/

返回文章
返回