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PSO优化BP神经网络岩爆预测的Matlab实现由于影响岩爆因素的复杂性，以及岩爆的极强灾害性。
本文通过选择影响岩爆程度的四项物理力学指标，最后运算组合以后变成三项输入因子。
应用BP神经网络对16组国内外岩爆实际工程案例进行训练，得到最优隐含层数。
然后利用粒子群算法（PSO）优化网络的初始权值和阈值，避免了单独使用BP网络时说存在的不足。
利用Matlab及其神经网络工具箱来实现网络的运算和预测。
将训练好的网路应用到三组实际的案例中，最终结果表明：利用PSO-BP神经网络算法所预测出来的结果和实际岩爆烈度一致，且结果明显优于单因素判据和BP 网络预测的结果。
标签：BP神经网络；粒子群（PSO）优化算法；岩爆预测；Matlab本文利用Matlab 9.1.0（R2016b）这一工具进行BP神经网络的运算并利用粒子群（PSO）进行网络的优化。
相对遗传算法来说，粒子群优化BP神经网络就没有交叉、變异等复杂操作。
PSO-BP网络模型避免了BP网络陷入局部最优、收敛慢等缺陷。
建立了多个岩爆影响因素与岩爆程度之间的非线性映射关系，并得到了最优初始权值和阈值。
然后利用网络进行训练，最后得出的结果与实际的岩爆程度一致。
1、基于粒子群算法的BP神经网络模型1.1BP神经网络与岩爆的结合（1）BP算法流程分成两个部分：信息的正向传播和误差的反向传播。
（2）将影响岩爆的主要因素作为网络的输入层，并告知网络学习样本的期望输出，然后让网络计算出最优的初始权值和闽值。
能够得到各个影响因素之间的权重关系。
利用神经网络解决输入因子间的非线性关系，从而能够对岩爆的烈度进行分级且避免了主观因素的影响。
1.2粒子群（PSO）优化算法粒子群算法，也称微粒群算法，它能够优化BP网络的关键一点是，能够找寻最优的初始随机权重和阈值。
对于PSO算法，所有粒子（假设N个）通过速度vi=（vi1，v12，……，viD）更新其空间位置Xi=（xi1，x12，……，xiD）。
matlab 爆炸力学一、什么是爆炸力学爆炸力学是研究爆炸现象的科学，包括爆炸物质的性质、爆炸过程中物质的运动和变化规律、爆炸波的传播规律以及对周围环境的影响等方面。
二、matlab在爆炸力学中的应用matlab是一种高级技术计算语言和交互式环境，具有强大的数值计算和数据可视化功能。
在爆炸力学中，matlab可以用于模拟和分析各种爆炸现象，如冲击波传播、气体扩散等。
1. 冲击波传播模拟冲击波是一种由高压气体形成的压缩波，它是爆炸产生的主要效应之一。
利用matlab可以建立数值模型来模拟冲击波在不同介质中传播时的变化规律。
例如，可以利用有限元法建立三维模型来模拟地下核试验产生的地震波。
2. 爆轰反应分析爆轰反应是指在极端条件下（如高压、高温等）下发生的快速氧化反应。
利用matlab可以建立化学反应动力学模型来分析爆轰反应的机理和过程。
例如，可以利用matlab分析TNT等炸药的燃烧过程。
3. 气体扩散模拟在爆炸过程中，气体会迅速扩散并对周围环境产生影响。
利用matlab 可以建立数值模型来模拟气体扩散的过程和规律。
例如，可以利用Navier-Stokes方程建立流体力学模型来分析气体扩散的特性。
4. 爆炸后果评估爆炸事件会对周围环境和人类产生严重影响，因此需要进行后果评估以制定相应的安全措施。
利用matlab可以建立数值模型来预测爆炸事件的后果，如伤亡人数、房屋损坏等。
三、matlab在爆炸力学中的优势1. 强大的数值计算能力matlab具有强大的数值计算能力，能够快速处理大量数据，并进行高精度计算。
2. 丰富的可视化功能matlab具有丰富的可视化功能，可以将计算结果以图表或动画的形式展示出来，方便用户进行分析和理解。
3. 灵活的编程语言matlab具有灵活的编程语言，可以根据用户需求进行定制化开发，并与其他软件进行集成。
4. 大量的工具箱支持matlab拥有大量的工具箱支持，如信号处理、图像处理、优化等，可以满足不同领域的需求。
基于Matlab和BP神经网络的爆破振动预测系统施建俊;李庆亚;张琪;卫星;王辉【摘要】In this work we combined the powerful computing capabilities of Matlab programs combined with VB friendly interface and developed the forecast system for blasting vibrational velocity peak using ActiveX automation technologies and BP neural network algorithm.The forecast system can select as an input parameter various factors affecting an engineering project's blasting vibration.The actual application of the system in the construction of the underground cut tunnel in the Beijing-Changping Line shows that this system is simple and convenient to use in practical engineering,accepted for its high precision of prediction,good application effect and friendly human-computer interaction interface.%爆破振动预测是一个复杂的非线性问题,可应用非线性功能强大的BP神经网络技术来解决,但由于其数值计算量大、可操作性不强等特点,在实际工程中应用困难.为了解决该问题,本文中将Matlab程序的强大计算能力与VB的友好界面相结合,利用ActiveX自动化技术和BP神经网络算法,开发得到爆破振速峰值预测系统.该预测系统可根据各工程实际情况选取影响爆破振动的主要因素作为输入参数,以预测爆破振速峰值.通过在北京市昌平线暗挖区间隧道工程中的应用表明:该预测系统在实际工程中使用方便,操作简单,预测精度高,人机交互界面友好.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】6页(P1087-1092)【关键词】VB;Matlab;BP神经网络模型;爆破振动;预测系统【作者】施建俊;李庆亚;张琪;卫星;王辉【作者单位】北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】O389爆破振速峰值的预测，对工程安全及后续开挖方案的完善有着重要的理论和现实意义。
基于MAT96本构模型的钢筋混凝土结构爆破拆除数值模拟李清;杨阳;杨仁树;张迪;王茂源【摘要】采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,分析了基于MAT96本构模型的钢筋混凝土结构爆破拆除过程.混凝土实体单元的单轴压缩模拟试验表明,材料的峰值抗拉强度为2.4 MPa,抗压强度为30.0 MPa,无围压压缩强度约为拉伸强度的12倍;在三轴压缩模拟试验中,随着围压升高,混凝土的抗压强度显著增加、变形显著增大,其模拟结果与真实混凝土试验相近.基于MAT96本构关系的混凝土试件在拉伸模拟试验中呈现的是混凝土的劈裂破坏,而压缩呈现的是对角线破坏,类似于混凝土材料实验室破坏模式,验证了MAT96材料本构关系与混凝土吻合较好.结合整体式建模模拟钢筋混凝土结构爆破拆除倒塌过程,基于计算结果,分析了建筑物在倒塌过程中的前冲、后坐、鼓胀等问题,并对整个倒塌过程做出了定量描述.通过与工程实践相对比,得知模拟结果较符合实际情况,对钢筋混凝土结构建筑物的拆除爆破工程具有指导意义.【期刊名称】《爆破器材》【年(卷),期】2015(044)001【总页数】5页(P41-45)【关键词】爆炸力学;爆破拆除;数值模拟;钢筋混凝土结构;MAT96【作者】李清;杨阳;杨仁树;张迪;王茂源【作者单位】中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083;中国矿业大学,北京力学与建筑工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】TU746.5;TD235.37最近的统计资料显示高楼拆除越来越集中于城市人口密集区，这就对爆破拆除的精确性、安全性和可控性提出了更高的要求［1］，然而拆除爆破比一般的爆破技术复杂得多，除了要遵循普通爆轰机理、介质破坏机理外，还要分析结构倒塌机制、倒塌过程中复杂的动力学原理以及各种有害效应产生的原因和控制措施，要想在理论上把这些因素完全分析清楚是非常困难的，但科研工作者们在工程实践和理论研究过程中发现，如果能在爆破前通过计算机仿真的方法模拟建（构）筑物的倒塌过程，并给出建（构）筑物倒塌数据的定量范围，将对爆破工程的实施有重要的指导意义［2］。
基于MATLAB的锅炉爆炸事故后果分析摘要：爆炸事故是锅炉各类安全事故中后果最为严重，破坏性最强的一类。
为定量描述锅炉爆炸事故后果，根据TNT当量法的爆炸冲击波及其伤害的数学模型，在MATLAB软件环境下，开发了事故后果模拟程序，实现了爆炸冲击波超压范围的直观图形表示及伤害分区的准确划分，最后对某锅炉爆炸后果进行了实例分析。
关键词：MATLAB；锅炉爆炸；后果分析Pick to: explosion accident is the most serious consequences of all kinds of safety accident of boiler, a class of destructive. For quantitative description of boiler explosion accident consequences, according to the TNT equivalent method of explosion shock wave and its damage, the mathematical model in the MATLAB software environment, the development of the consequences of the accident simulation program, realized the scope of the explosion shock wave overpressure of intuitive graphical representation and damage the accuracy of the zoning, and finally analyzes the instance of a boiler explosion consequences.Key words: MATLAB, Boiler explosion; Consequences analysis1 引言锅炉是工业中常见的能量转换设备，同时又是潜在的爆炸危险源。
基于Matlab分析爆破测试数据摘要：运用Matlab绘图功能及逻辑运算函数，可较为便捷分析爆破过程中各阶段地面质点最大振动速度和主振频率，详细确定爆破振动作用下地面的振动速度分布规律，对保证爆区周围建筑物的安全具有重要意义。
关键词：爆破振动测试；振动速度；冲击振动0 前言TC-4850爆破测振仪可用于现场爆破振动、主振频率等测试，而且可以对信号进行记录和分析。
该仪器可以测水平径向、水平切向、垂直向三个方向的质点振动速度，其自带分析软件仅能获得全时程的最大振动速度，及其对应的主振频率、时刻[1]。
而现实爆破过程伴随多阶段的振动现象[2]，本文运用Matlab对爆破过程不同阶段进行振动速度及振动频率分析，进而获得各阶段进行振动最大速度及主振频率。
1 爆破数据来源爆破对象（1#、2# 冷却塔）位于周口隆达发电有限公司院内，两座冷却塔并立且间距为35m。
冷却塔属于薄壁双曲线双层钢筋网混凝土结构，由环形基础、人字形柱、环形梁和通风筒四部分构成。
冷却塔总高均为100m，基础最外面直径为82m。
1#、2# 冷却塔北侧为马路，距民用建筑最近约50m（图1），南侧发电机房据爆破区最近距离约24m。
冷却塔拆除采用定向爆破拆除方案，倒塌方向均为南东东倒塌[3-5]。
本次测试采用成都中科测控有限公司制造的TC-4850爆破测振仪，TC-4850爆破测振仪不仅可用于现场爆破振动、主振频率等测试，而且可以对信号进行记录和分析。
该仪器可以测水平径向、水平切向、垂直向三个方向的质点振动速度[1]。
本次1#、2#冷却塔爆破振动检测共用检测仪器5台，所用的TC-4850爆破测振仪均经过权威检测机构检定为合格。
1#、2#冷却塔于2015年12月23日10点00分起爆，按设计方向倒塌，爆破达到预期效果。
5个测点都测量到了数据。
图1 拟爆破冷却塔周围环境卫星图2 爆破振动监测数据分析2.1 TC-4850分析结果以测点1为例，由TC-4850爆破测振仪给出时程-速度图可以识别出3个阶段振动现象（图2，X水平径向，Y水平切向，Z垂直向），而该软件仅能给出全时程最大振动速度及其对应主振频率、时刻（表1）。
2.2 Matlab分析结果为探索爆破各阶段振动特征，本文运用Matlab绘图及逻辑运算函数功能，对各阶段振动特征进行分析[6-9]。
以测点1数据为例，该数据可分为0~2s（炸药爆破引起的振动）、2~6.5s（爆破缺口前沿触地引起的振动）、6.5s~10s（冷却塔主体触地引起的振动）三个主要阶段，TC-4850爆破测振仪获得原始数据格式为[时刻（ms），水平径向速度（m/s），水平切向速度（m/s），垂直向速度（m/s）] txt文档，测点1文档命名为point1.txt，仪器采样时间间隔为0.25ms，以水平切向数据为例，获得各阶段最大振速、主振频率及最大振速出现时刻。
Matlab绘图及逻辑运算函数如下：%绘制测点1水平切向三个阶段时程速度图(图3)load point1.txt;staget1=point1(1:8001,1)*0.001;%炸药爆破引起的振动阶段时间范围staget2=point1(8002:26001,1)*0.001;staget3=point1(26002:40001,1)*0.001;stagev1=point1(1:8001,3)*100;%炸药爆破引起的振动阶段速度值stagev2=point1(8002:26001,3)*100;stagev3=point1(26002:40001,3)*100;subplot(3,1,1)plot(staget1,stagev1,'b'),xlabel('时间（s）'),ylabel('速度(cm/s)'),legend('炸药爆破引起的振动'),gridsubplot(3,1,2)plot(staget2,stagev2,'b'),xlabel('时间（s）'),ylabel('速度(cm/s)'),legend('爆破缺口前沿触地引起的振动'),gridsubplot(3,1,3)plot(staget3,stagev3,'b'),xlabel('时间（s）'),ylabel('速度(cm/s)'),legend('冷却塔主体触地引起的振动'),grid%计算测点1水平切向三个阶段最大振速、主振频率及最大振速出现时刻%炸药爆破引起的振动阶段v1max=max(abs(stagev1));%最大振速line1=find(abs(stagev1)==v1max);%最大振速所在行数t1=point1(line1,1)*0.001;%最大振速时刻n=1;while point1(line1,3)*point1(line1-n,3)>0 %单向逐个数据寻找零振速n=n+1;endt11=point1(line1-n,1)*0.001;%最大振速半波长起始时刻n=1;while point1(line1,3)*point1(line1+n,3)>0n=n+1;endt12=point1(line1+n,1)*0.001;%最大振速半波长终止时刻f1=1/((t12-t11)*2);%最大振速对应主振频率%爆破缺口前沿触地振动阶段v2max=max(abs(stagev2));%line2=find(abs(stagev2)==v2max)+8001;t2=point1(line2,1)*0.001;%最大振速时刻n=1;while point1(line2,3)*point1(line2-n,3)>0n=n+1;endt21=point1(line2-n,1)*0.001;n=1;while point1(line2,3)*point1(line2+n,3)>0n=n+1;endt22=point1(line2+n,1)*0.001;f2=1/((t22-t21)*2);%冷却塔主体触地振动阶段v3max=max(abs(stagev3));line3=find(abs(stagev3)==v3max)+26001;t3=point1(line3,1)*0.001;n=1;while point1(line3,3)*point1(line3-n,3)>0n=n+1;endt31=point1(line3-n,1)*0.001;n=1;while point1(line3,3)*point1(line3+n,3)>0n=n+1;endt32=point1(line3+n,1)*0.001;f3=1/((t32-t31)*2);运用同样处理方法可获得测点1水平切向、垂向及其他测点各方向不同阶段爆破最大振速、主振频率及最大振速出现时刻，见表2。
图3 测点1水平切向爆破三个阶段时程速度图注：“水平径向”为沿测点至振源方向；“水平切向”为垂直于测点至振源方向；“垂直向”为垂直水平面方向。
3 讨论（1）测点1、2、3、4位于民用一般房屋处，各测点处所测得的水平径向最大振动速度为1.413cm/s，水平切向最大振动速度为1.095cm/s，垂直向最大振动速度为1.173cm/s，远低于一般房屋的安全允许振速值1.5~2.0cm/s，说明爆破及冷却塔倒地产生的振动对周围民房没有影响。
测点5所测得的水平径向最大振动速度为0.805cm/s，水平切向最大振动速度为1.666cm/s，垂直向最大振动速度为1.537cm/s，远低于工业建筑的安全允许振速值2.0~2.5cm/s，说明本次爆破及冷却塔倒地产生的振动对工业建筑没有影响[10]。
（2）振动波形图（图2）显示，爆破振动由三个阶段组成：第一阶段炸药爆炸引起的振动（0~2s）、第二阶段爆破缺口前沿触地引起的振动（2~6.5s）及第三阶段冷却塔主体触地引起的振动（6.5~10s）。
除个测点4爆破缺口前沿触地引起的垂直振动频率（8.03Hz）大于炸药爆炸引起的振动频率，其他测点爆破缺口前沿触地引起的振动频率（3.03~5.46Hz）和冷却塔主体着地引起的振动频率（3.16~5.21Hz）整体小于炸药爆炸引起的振动频率（5.18~6.90Hz）（图4）。
4 结论运用Matlab分析可大批量分析爆破测试数据，获得冷却塔拆除爆破地震效应特点，得出如下结论，对类似拆除爆破振动效应分析及其安全防护具有一定参考意义。
1）爆破振动由三部分组成：第一阶段炸药爆炸引起的振动、第二阶段爆破缺口前沿触地引起的振动及第三阶段冷却塔主体触地引起的振动。
炸药爆炸引起的振动频率整体上大于爆破缺口前沿触地引起的振动频率和冷却塔主体着地引起的振动频率。
2）各测点处所测得的最大振动速度均在国标允许值范围内，说明本次定向爆破作业，产生的爆破振动对周围民房及工业建筑没有产生危害。
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