基于BP神经网络的爆炸用激波管峰值压力预测方法

作     者：陈梓薇 王仲琦 曾令辉 CHEN Ziwei;WANG Zhongqi;ZENG Linghui

作者机构：北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 

出 版 物：《爆炸与冲击》 (Explosion and Shock Waves)

年 卷 期：2024年第44卷第5期

页      面：130-139页

核心收录：

学科分类：08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFC3001204)。 

主　　题：BP神经网络 激波管 峰值压力 自适应矩估计 

摘      要：针对爆炸用激波管缺乏相应的经验公式和数值模拟时效性差的问题,同时为了快速得到激波管内的峰值压力,建立预测爆炸用激波管试验段峰值压力的四层反向传播(back propagation,BP)神经网络。采用数值模拟方法计算激波管试验段峰值压力,计算结果与激波管爆炸试验结果进行对比,平均相对误差为2.69%。证明激波管数值模型的准确性后,将数值模拟得到的195组激波管测得的峰值压力作为输出层,激波管驱动段TNT的药量、药柱的长径比以及爆炸比例距离作为神经网络的输入层。为了加快神经网络迭代速度和提高预测精度,使用自适应矩估计(adaptive moment estimation,ADAM)算法作为神经网络误差梯度下降的优化算法。结果表明,训练好的神经网络得到的预测结果与模拟值基本吻合,预测结果与数值模拟结果的平均相对误差为3.26%。BP神经网络模型能够反映激波管爆炸的峰值压力与影响因素之间的映射关系,采用BP神经网络模型计算时比数值模拟节约了大量运算时间。