基于神经网络的储罐地震动响应预测.pdfVIP

ll6 低 温 建 筑 技 术 2012年第 1期(总第 163期) 基于神经网络的储罐地震动响应预测 白 婧 ，刘功良 ，张 明 (1．大庆诚信工程建设招投标代理咨询有限责任公司。 黑龙江 大庆 163318； 2．东北石油大学土木建筑工程学院。 黑龙江 大庆 163318； 3．黑龙江省建工集团直属管理五部． 哈尔滨 150001) 【摘 要】 储油罐一旦遭到地震破坏就会给人民生产和国民经济造成巨大的损失。所以本文提出利用 MATLAB神经网络工具箱建立一种基于有动量的梯度下降法的BP神经网络模型对储罐的地震动响应进行预测。 【关键词】 MATLAB；神经网络；储油罐；地震动响应 【中图分类号】TU311．3 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2012)01—0116—02 0 引言 隐含层的前馈神经网络，结构为输入层神经元的个数 由于石化生产与战略储备的需求，综合考虑技术 为5个，隐含层神经元的个数为 12个，输出层神经元个 和经济等原因，储罐的大型化 已经是必然的趋势…。 数为3个。如图1所示。 由于储油罐多为存储易燃、易爆介质，一旦发生地震 灾害，其后果十分严重，特别是次生火灾的影响，不仅 给生产和国民经济造成严重损失，且使生命安全受到 严重威胁 。1964年6月16日，日本新泻地震，大量 xJ 的储油罐遭到破坏，并引发了严重的火灾和爆炸，即 使动用了全 日本90％的泡沫火火剂大伙也无法被扑 输入层 隐含层 输出层 灭，大火持续燃烧了15d，造成了严重的经济损失和空 图l 罐地震动响应预测的BP网络模型 气污染 ，1978年 日本宫城的成品油罐由于地震而破 坏使陆地和海域的大面积污染 ；唐 山大地震时，唐 1．2 有动量的梯度下降法 山市内烈度xI度区两座 1000m 油罐发生严重破坏， 动量法降低 了网络对误差曲面局部细节的敏感 罐内的上百吨汽油全部漏出。1978年阿根廷地震和 性。梯度下降法在修正权值时，只是按照考 时刻的扶 1980年美国加州中部地震使得近百座油罐破坏 ，1995 梯度方向修正，并没有考虑到以前积累的经验 ，即以 年口本 的阪神大地震也造成大规模 的油罐破坏 。 前时刻的梯度方 向。从而常常使学习过程发生震荡， 因此随着储罐容积的增大，其安全性也越来越重要， 收敛缓慢。为此有人提出了如下的改进算法即为有动 对大型储罐在地震工况下的动力响应研究显得越来 量的梯度下降法 ： 越重要 。 (k+1)= (后)+叼[(1一 )D(后)+ 目前，专门针对储油罐的震害预测研究较少，本 D(k一1)] 文因人工神经网络具强大的学习功能，可以较容易的 其中，D(k)表示k时刻的负梯度，D(k一1)表示k一 实现非线性映射过程，并且具有大规模的计算能力， 1时刻的负梯度，为学习率， ∈[0，1]是动量因子。当 而且它克服了传统人工智能方法对系统模型的依赖， a=0时，权值修正只与当前负梯度有关系，当a=1时 使之在神经专家系统、模式识别、智能控制、预测等领 权值修正完全取决于上次循环的负梯度了。该方法所加 域 ．…4I成功应用的特点 ，利用MATLAB神经网络工 入的动量项实质上相当于阻尼项，它减小了学习过程的 具箱建立基于有动量的梯度下降法的BP神经网络模 震荡趋势，从而改善了收敛性 。在MATLAB工具箱 型对储罐地震动响应进行预测从而达到对储罐震害