合肥工业大学;安徽维德工业自动化有限公司胡小建获国家专利权
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龙图腾网获悉合肥工业大学;安徽维德工业自动化有限公司申请的专利基于鲸鱼算法优化BP神经网络的轮胎硫化质量预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115238961B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210719847.X,技术领域涉及:G06Q10/04;该发明授权基于鲸鱼算法优化BP神经网络的轮胎硫化质量预测方法是由胡小建;王跃;王之海;尹文龙;王韵玥;赵跃东;郑哲;吴小松;宋旭东;郭警中;罗毅设计研发完成,并于2022-06-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于鲸鱼算法优化BP神经网络的轮胎硫化质量预测方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于鲸鱼算法优化BP神经网络的轮胎硫化质量预测方法,涉及神经网络预测技术领域。本发明采用神经网络进行轮胎硫化后的性能质量预测,比传统硫化实验数据分析预测更快更高效,而且即可为后续优化工艺提供模型基础,又可实现硫化结果可视化。同时,利用鲸鱼算法BP神经网络的初始权重和阈值,使得改进优化后的神经网络具有更高精度的预测能力,提升了轮胎硫化质量预测精度。
本发明授权基于鲸鱼算法优化BP神经网络的轮胎硫化质量预测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于鲸鱼算法优化BP神经网络的轮胎硫化质量预测方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、获取历史数据,所述历史数据包括轮胎硫化工艺参数和试验机测得的质量指标数据; S2、对所述历史数据进行归一化处理;结合经验公式,通过处理后的历史数据对神经网络进行训练,得到神经网络误差最小值,基于神经网络误差最小值,确定BP神经网络模型的拓扑结构; S3、基于鲸鱼算法,针对轮胎硫化质量预测场景初始化BP神经网络模型的参数,包括: 针对轮胎硫化质量预测场景下初始化模型执行参数,设置鲸鱼数量N,迭代次数为Tmax,结合网络拓扑结构初始化优化维度为D,以及初始化参数A、a、C,以并改进收敛因子参数a的定义公式,计算公式如下: a=2-2*t2Tmax 2 A=2ar1-a C=2r2 其中,a为收敛因子,随迭代次数从2递减到0,t为当前迭代次数,Tmax为最大迭代次数;A和C为协同系数向量,r1和r2均为0,1的随机数; S4、将鲸鱼个体位置作为BP神经网络模型的初始权重和阈值,BP神经网络模型的训练误差值作为适应度函数进行遍历,包括: 将训练误差值error作为鲸鱼种群适应度值,计算出鲸鱼种群的最小适应度值以及最佳鲸鱼个体位置,将最佳鲸鱼个体位置作为BP神经网络模型的初始权重和阈值,根据梯度下降法更新权重和阈值,更新公式如下: 其中:μ为BP神经网络的学习率,ω1、b1分别为BP神经网络中输入层与隐藏层间的权重和阈值,ω2、b2分别为BP神经网络中隐藏层与输出层间的权重和阈值,ω'1、b'1分别为ω1、b1更新后的权重与阈值,ω'2、b'2分别为ω2、b2更新后的权重与阈值;S5、将鲸鱼进行搜索猎物、包围猎物或驱赶猎物并进行位置更新,满足给定精度要求或达到最大迭代数,停止迭代寻优并输出鲸鱼的最佳位置,否则返回到步骤S4重新执行; S6、将最佳位置赋值给BP神经网络模型的最佳权重和阈值,进行网络训练,得到优化后的BP神经网络模型,通过优化后的BP神经网络模型获取质量指标预测结果; 其中,将鲸鱼进行搜索猎物、包围猎物或驱赶猎物并进行位置更新,包括: S501、生成一个0到1的随机数P,来决定鲸鱼选择寻找和包围猎物还是使用气泡网追赶,若P0.5则执行步骤S502,否则,执行步骤S503; S502、鲸鱼群通过制造气泡网的方式来驱赶猎物,在一个不断缩小的圆圈内绕着猎物游动,同时沿着螺旋形路径游动并更新位置; S503、当|A|1时,鲸鱼进行全局搜索猎物并更新位置;当|A|1时,鲸鱼进行局部搜索猎物并更新位置。
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