[发明专利]一种混凝土配合比优化系统控制方法

摘要

本发明公开了一种混凝土配合比优化系统控制方法，通过激励函数计算各层的输出，逐层计算直到输出层，从而得到输出结果，再进一步将输出向量转化为用户所需要的各种高性能混凝土组成材料的用量，以达到所有性能及成本最优化为目标，对高性能混凝土配合比进行优化设计。

主权项

1.一种混凝土配合比优化系统控制方法，其步骤如下：a、设置由多个输入单元构成的输入层、由多个隐含单元构成的隐含层和有多个输出单元构成的输出层，输入各单元与隐含各单元、隐含层各单元与输出各单元之间相互连接，通过相应的权值系数ωjk、νij相互联系，权值系统组成权值阵列，向输入单元分别输入混凝土成分中的水量、水泥、砂、石、粉煤灰、减水剂的配合比数据，且输出单元分别输出对应输入单元混凝土成分中的水量、水泥、砂石、粉煤灰、减水剂的优化配合比数据；b、输出层误差定义以及权值的调整过程：设定输出误差值为E，网络输出值为d，期望输出值为O，权值矩阵赋随机值，向输入层输入样本数值,且设定期望输出值；当输出层输出与期望输出的输出误差E不为0时，定义如下：其中，o为期望输出值；将以上输出误差定义式展开至隐含层，则有：进一步展开至输出层，有：式中，wjk为输出层权值、vij为隐含层权值，调整权值就可以改变输出误差E；调整权值的目的是使输出误差不断的减小，应使权值调整量与输出误差的梯度下降成正比，即：式中，wjk为输出层权值、vij为隐含层权值；Δwjk、Δwij为权值调整量，负号表示梯度下降，常数η∈(0,1)表示比例系数；C、公式推导：对输出层均有j＝0，1，2，…，m、k＝1，2，…，l；对隐含层则均有i＝0，1，2，…，n、j＝1，2，…，m；对于输出层，权值调整式可以写成：式中η为比例系数；对于隐含层，权值调整式可以写成：给输出层和隐含层各定义一个误差信号，令：式中为输出层的误差信号，为隐含层的误差信号；将公式(6)的权值调整式改写为：将公式(7)的权值调整式改写为：计算出(10)和(11)式中的和就可以计算出权值调整量；对于输出层，可以展开为：对于隐含层，可以展开为：再求出(12)、(13)两式中输出层误差隐含层误差分别对输出层、隐含层的偏导数；对于输出层，利用式(1)，可得：对于隐含层，利用公式(2)，可得：将公式(14)、(15)分别代入公式(12)和(13)，并应用公式f'(x)＝f(x)[1‑f(x)]，得：将(17)代入到公式(10)和(11)中，得到权值调整公式为：η为学习率；δ为本层输出的误差信号；x(或y)为本层输入信号；设定共设有h个隐含层，按前向顺序各隐含层节点数分别记为m1,m2,…，mh，各隐含层输出分别记为y1,y2,…,yh,各层权值矩阵分别记为W1,W2,…,Wh,Wh+1,则各层权值调整计算公式为：输出层：第h隐含层：按照以上规律逐层类推，则第一隐含层权值调整计算公式：写成向量形式：对于输出层，设Y＝(y0,y1，y2，…，yi，…，ym)T，则：ΔW＝η(δ0YT)T  (23)对于隐含层，设X＝(x0,x1,x2,…,xi,…,xn)T，则ΔV＝η(δyXT)T  (24)式中，η—学习率，δ—本层输出的误差信号，X(或Y)—本层输入信号，得出输出层误差信号与网络的期望输出和实际输出之差有关，直接反映了输出误差，而各隐含层的误差信号均与前边各层的误差信号有关，从输出层开始逐层通过输出层权值调整量Δwjk、隐含层权值调整量Δwij来分别调整输出层权值wjk、隐含层权值vij，从而改变输出误差E，直到输出误差E＝0止。