[发明专利]一种实现工程岩体力学参数反演的改进粒子群优化方法

权利要求书

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v_imax、每一维上的解上下限x_imax、x_imin、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，f_i(x)为第i个量测点上发生的位移量的计算值，u_i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：

x_id^t+1＝x_id^t+T_i*ν_id^t+1；

Ti=1+0.2×cos(farvfi×π2);]]>

ν_id^t+1＝ων_id^t+c₁r₁(p_id^t-x_id^t)+c₂r₂(p^t_gd-x_id^t)；

式中：

T_i为第i个粒子的飞行时间，f_i为较差粒子的适应值，f_arv为粒子群体的平均适应值；

V_id^t+1为每个粒子的新速度，t为当前进化代数；d＝1，2，...，n，n为粒子空间搜索的维数；i＝1，2，...，m，m为种群规模；w为惯性权重；

c₁、c₂为加速因子，c₁调节粒子向自身最优位置飞行的步长，c₂调节粒子向全局最优位置飞行的步长；

r₁、r₂为分布在[0，1]之间的随机数；

p_id为第i个粒子d维上的个体最优位置；x_id为第i个候选解中第d个待优化力学参数变量。