[发明专利]一种侧堰泄流能力的预测模型的构建方法和预测方法

说明书

本发明提供一种侧堰泄流能力的预测模型的构建方法和预测方法，本发明构建了侧堰泄流能力的预测模型，以影响侧堰泄流量系数大小的无量纲参数作为最小二乘支持向量机模型的输入参数，侧堰泄流量系数作为最小二乘支持向量机模型的输出参数，随机取侧堰物理模型的无量纲试验参数进行最小二乘支持向量机模型训练；最小二乘支持向量机模型训练完成后，采用侧堰物理模型的无量纲试验参数进行最小二乘支持向量机模型测试，得到最终的最小二乘支持向量机模型。解决了传统经验公式计算量较大、精度不高的问题。

技术领域

本发明属于水利水电工程泄流技术领域，涉及一种预测侧堰泄流能力的预测模型的构建方法和预测方法。

背景技术

在进行堰的泄流能力研究中，由于堰的泄流量较大，直接测量是不可行的，通过人工智能模型对泄流量的大小进行准确预测是水利水电工程设计和安全运行的有效手段。目前，国内学者多采用拟合经验公式去计算堰流量的大小，由于堰流量受堰槛平面位置、堰口形状、上下游水流条件、厚度和底部等因素的影响，产生不同的流动阻力，从而导致不同的流量计算形式，计算量较大、精度不高。因此，通过拟合经验公式计算流量的大小具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种侧堰泄流能力的预测模型的构建方法和预测方法，解决了传统经验公式计算量较大、精度不高的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种侧堰泄流能力的预测模型的构建方法，包括：

步骤1，通过MATLAB软件搭建最小二乘支持向量机模型

采用非线性函数估计建模的形式如式(3)：

其中，w是权重向量，b是偏置项，基于结构化风险最小化原则，描述为优化问题：

γ是用于确定模型复杂性和精度之间的正则化参数，e_i表示输出的实际值和预测值之间的回归误差；n是输入参数的数量，i＝1，2，…n；

构造拉格朗日函数：

其中，a_i是拉格朗日乘数；

将w、b、e_i和a_i的导数设置为0，得出优化问题最优解的条件：

通过消除w和e_i，式(6)四个线性问题可以简化为：

其中，y＝[y₁,...,y_n]^T,α＝[α₁,...,α_n]^T,E＝[1,...,1]^T，Ω是核函数的n×n对称矩阵；其中：

其中，K(x_i,x_j)是核函数，因此，最小二乘支持向量机模型表示为：

步骤2，以影响侧堰泄流量系数大小的无量纲参数作为最小二乘支持向量机模型的输入参数，侧堰泄流量系数作为最小二乘支持向量机模型的输出参数，随机取侧堰物理模型的部分无量纲试验参数进行最小二乘支持向量机模型训练；