一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法技术

本发明专利技术公开一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，包括如下步骤：(1)设置改进粒子群优化算法参数；(2)随机初始化每个粒子的速度与位置，定义反演适应度函数，根据各粒子的适应值评价其位置的优劣程度；(3)不断更新当前粒子的个体极值及全局极值，获取粒子个体最优位置和粒子种群最优位置；(4)检验是否满足直接搜索引入准则，如满足，进入下一步骤，否则，返回到步骤(3)；(5)进行精度搜索；(6)迭代优化停止条件检验，此时输出的最优解P0即为反演所得最优的边坡工程力学参数。本发明专利技术通过对粒子群优化算法的改进，将该方法应用于工程岩体力学参数反演，可以提高优化反演效率，减少迭代次数，减少正算计算量。

An improved particle swarm optimization method for engineering rock mass mechanical parameter inversion

The invention discloses a modified particle mechanical parameters inversion of rock mass engineering swarm optimization method, which comprises the following steps: (1) setting parameters improved particle swarm optimization algorithm; (2) the random initialization speed and position of each particle, the definition of inversion of fitness function, according to the value of each particle to evaluate its position; (3) individual extremum and global extremum update current particle, obtain individual particle best position and the optimal position of particle population; (4) check whether meet the introduction of direct search criteria, such as meeting, enter the next step, otherwise, return to step (3); (5) precision search; (6) iteration stop condition test, the mechanical parameters of slope engineering output optimal solution of P0 is the optimal inversion. The invention improves the particle swarm optimization algorithm and applies the method to the inversion of the mechanical parameters of the engineering rock mass, and the optimization inversion efficiency can be improved, the number of iterations is reduced, and the calculation amount is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法
本专利技术属于岩体变形和受力状态分析的岩土工程问题，具体涉及一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法。
技术介绍
工程岩体变形和受力状态分析的难题之一是如何恰当地估计岩土体的力学模型参数。最优估计的岩土体力学模型参数是通过比较现场观测到的信息数据与理论模型得到的。通过定义目标函数，将参数识别反问题转化为优化问题处理。伴随着计算机技术的发展，正分析的理论和计算方法逐渐成熟，观测仪器的精度也逐步提高，根据现场观测数据进行岩土力学模型参数反演具有良好的应用前景。目前粒子群算法中的适应值在算法前期改善较快，而在中后期增加缓慢，迭代次数过多，占用较多运行时间，效率较低。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的针对现有技术中存在的问题，提供一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法。技术方案：本专利技术所述的一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，包括下述步骤：(1)根据边坡工程岩体的已知性能参数设置改进粒子群优化算法参数；(2)随机初始化每个粒子的速度与位置，定义反演适应度函数，计算各粒子的适应值，根据适应值评价各粒子位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据边坡工程岩体的已知性能参数设置改进粒子群优化算法参数；(2)随机初始化每个粒子的速度与位置，定义反演适应度函数，计算各粒子的适应值，根据适应值评价各粒子位置的优劣程度；(3)进入快速粒子群搜索阶段，不断更新当前粒子的个体极值及全局极值，获取粒子个体最优位置和粒子种群最优位置；(4)检验是否满足直接搜索引入准则，如满足，进入直接搜索阶段，否则，返回到上一步骤继续快速粒子群搜索迭代；；(5)进入直接搜索阶段，将快速粒子群搜索阶段得到的最优解P0作为直接搜索阶段的初始解，粒子种群最优适应值PBEST作为直接搜索阶段...

【技术特征摘要】
1.一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据边坡工程岩体的已知性能参数设置改进粒子群优化算法参数；(2)随机初始化每个粒子的速度与位置，定义反演适应度函数，计算各粒子的适应值，根据适应值评价各粒子位置的优劣程度；(3)进入快速粒子群搜索阶段，不断更新当前粒子的个体极值及全局极值，获取粒子个体最优位置和粒子种群最优位置；(4)检验是否满足直接搜索引入准则，如满足，进入直接搜索阶段，否则，返回到上一步骤继续快速粒子群搜索迭代；；(5)进入直接搜索阶段，将快速粒子群搜索阶段得到的最优解P0作为直接搜索阶段的初始解，粒子种群最优适应值PBEST作为直接搜索阶段的初始代最佳适应值，进行精度搜索；(6)引入改进算法终止判断准则，如满足，迭代优化终止，此时输出的最优解P0即为反演所得最优的边坡工程力学参数；如不满足，返回上一步骤继续搜索。2.根据权利要求1所述的实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，其特征在于，步骤(1)中，所述改进粒子群优化算法参数包括粒子种群大小m、惯性权重ω、加速因子c1、c2、解的维数D、每一维最大速度vimax、每一维上的解上下限ximax、ximin、初级精度ε1、高级精度ε。3.根据权利要求1所述的，其特征在于，步骤(2)中，所述适应度函数为式中，fi(x)为第i个量测点上发生的位移量的计算值，ui为相应的位移量的实测值。4.根据权利要求1所述的实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，其特征在于，步骤(2)中，在计算各粒子的适应值前，先判断粒子是否违反约束，对于违反约束的粒子采用隐匿墙处理；否则通过适应度函数计算各粒子的适应值。5.根据权利要求1所述的实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法，其特征在于，步骤(3)中，针对较差粒子施以“加时飞行策略”，根据下式更新粒子新位置：xidt+1＝xidt+Ti*νidt+1；νidt+1＝ωνidt+c1r1(pidt-xidt)+c2r2(ptgd-xidt)；式中：Ti为第i个粒子的飞行时间，fi为较差粒子的适应值，farv为粒子群体的平均适应值；Vidt+1为每个粒子的新速度，t为当前进化代数；d＝1，2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王环玲，赵恺，徐卫亚，王伟，向志鹏，夏季，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32