瓦斯时间序列混沌特性分析及预测研究
[Abstract]:Gas disaster is one of the important factors threatening the safety of coal mine production in China. Mining the law of gas emission from the actual monitoring data of coal mine, realizing the accurate and reliable prediction of gas, can effectively avoid the occurrence of disaster. The gas emission system is affected by many factors and has a lot of random interference components. Therefore, it is difficult to establish a prediction model by analyzing the influencing factors. Aiming at the above problems, this paper tries to excavate the laws from the gas historical data and establish the prediction model. By reconstructing the system space of the one-dimensional time series in the phase space, the experience and subjectivity of the prediction modeling are avoided. The main work of this paper is as follows: firstly, taking the actual gas sampling data of a coal mine 1024 face as the research object, the chaotic characteristics of the time series of gas emission quantity are verified by the maximum Lyapunov exponent method and the power spectrum method. The time series of gas emission are pretreated by the empirical mode decomposition method. The high frequency component is used as noise filter and the other components are used as useful information to establish the prediction model. The prediction results of each component are superimposed as the final prediction results. Then, on the basis of analyzing the modeling characteristics of feedforward neural network and feedback neural network, according to the dynamic characteristics of gas time series, a modeling scheme based on echo state network is proposed. The fixed phase space can not meet the requirement of prediction. A new method for reconstruction of variable phase space based on maximum mutual information is proposed. The mutual information function is used as the individual fitness function to calculate the individual fitness values under different combinations of m and values. The spatial structure which is most favorable for providing information is selected, and the effectiveness of the method is verified by experiments. Finally, based on chaos analysis, empirical mode decomposition and echo state network, single-step prediction model of gas emission, direct multi-step prediction model and iterative multi-step prediction model are established. The one-step prediction model of echo state network is compared with the BP,ELMAN prediction model under the same conditions, and the advantages of echo state network model are verified. The direct multi-step prediction model is compared with the iterative multi-step prediction model, and the advantages of the direct multi-step prediction model are verified.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TD712.5
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本文编号:2397621
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