本发明涉及风力发电机组控制，具体为一种基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法。
背景技术：
1、
2、凭借安全性、经济性和环保性等优势，被动防护网被广泛应用于滚石灾害的防护研究中，滚石灾害的工程防护措施一直是滚石灾害研究的重点和难点，被动防护网作为一种具有大变形能力、结构形式多样的连续柔性结构物，在受到外界冲击时仍具备较高的强度，且具有造价低、施工方便等优点，是防护滚石灾害的有效手段之一。
3、有限元法、有限差分法、离散元法等数值模拟方法，是探索被动防护网变形机理、指导与评价被动防护网选型的重要手段。其中，离散元数值模拟方法能够模拟颗粒流动、矿山开挖、颗粒材料屈服和流动以及动力冲击破坏过程等大变形过程，被广泛应用于水利、岩土、爆破等领域。
4、离散元方法通过颗粒结构和接触模型对材料力学行为进行表征，接触模型参数直接决定了离散元模拟的准确性与可靠性。离散元模型参数与材料宏观参数并不直接对应，且无法通过常规试验方法直接获得。目前常用的离散元参数标定方法为人工试错法，但此方法存在标定效率低、精度差、盲目性较大等问题，导致同一材料的离散元参数可能存在数量级的差异。而随着人工智能算法的进步，众多专家学者尝试采用各类算建立材料宏细观参数的关系，对离散元参数进行标定。
技术实现思路
1、针对现有技术中现有离散元参数标定方法存在标定效率低、精度差以及盲目性较大的问题，本发明提供一种基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，可准确得出被动防护网的离散元模型参数，为分析滚石的运动特征参数以及滚石冲击被动防护网的动力响应过程奠定基础。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，包括以下步骤：
4、基于室内被动防护网压重试验获取不同压重下被动防护网的测点位移及变形量，然后通过离散元数值模拟的方法建立被动防护网压重试验平台离散元模型；
5、由颗粒流离散元程序根据牛顿第二定律获得被动防护网离散元参数智能标定模型所需的数值模拟数据；
6、基于被动防护网室内压重试验数据构建被动防护网离散元参数智能标定模型，并获取被动防护网的标定数据；
7、分别建立不规则滚石、三维弃渣边坡以及被动防护网的离散元模型，根据被动防护网的标定数据和滚石运动特征参数的模拟结果进行被动防护网的布设，并分析滚石冲击被动防护网的动力响应过程，获取被动防护网的布设和选型。
8、优选的，被动防护网室内压重试验的具体试验步骤如下：将摄像头置于便于观察被动防护网中央布设测点的位置，调整角度并固定；将铸铁块依次叠加放置于被动防护网中心位置，摄像记录铸铁块测点塔尺刻度，直至十块铸铁块均放置完成；对拍摄数据进行读取，获得不同压重下被动防护网测点位移及变形量。
9、优选的，被动防护网压重试验平台离散元模型的建模步骤如下：首先使用离散元程序中rblock模块建立铸铁块及平台固定桩的模型；再使用clump模块规则排列将被动防护网网片简化为沿坐标系方向规则排列的矩形网片，直至形成与被动防护网试验平台尺寸相同的被动防护网离散元模型，最后将clump模块替换为ball模块；最后通过离散元程序中fix命令对指定颗粒的速度、位移等进行固定，实现被动防护网的固定。
10、优选的，铸铁块与被动防护网采用线性接触模型，被动防护网颗粒之间采用平行黏结模型。
11、优选的，构建被动防护网的离散元参数智能标定模型的过程为：首先构建基于rvm-gsa的被动防护网变形预测模型，以此作为离散元数值模拟的代理模型；随后以室内压重试验中被动防护网的变形数据为标定目标，通过算法搜索最优的被动防护网离散元模型参数组合完成标定。
12、优选的，最优的被动防护网离散元模型参数组合为采用gsa搜索预测误差最小的被动防护网离散元模型参数组合。
13、优选的，基于rvm-gsa的被动防护网变形预测模型的训练样本采用拉丁超立方抽样构建离散元参数样本组的输入数据，并通过离散元方法计算被动防护网的变形位移，以此作为样本组的输出数据；若输出数据的模拟精度符合工程要求，则确定被动防护网所需的标定结果。
14、优选的，被动防护网所需的标定结果包括平行黏结模型中的法向刚度kn、切线刚度ks、摩擦系数f2、黏结法向刚度pb_kn、黏结切向刚度pb_ks；其余参数结合研究成果及被动防护网的物理特性设置为固定值。
15、优选的，对于三维弃渣边坡的离散模型，使用离散元方法中的wall与gemoetry模块建立弃渣边坡三维离散元模型，
16、对于滚石的离散模型，通过导入不规则石块三维建模stl文件，利用离散元方法中的rblock模块实现不规则石块的离散元建模；
17、对于被动防护网的离散模型，根据滚石运动特征的初步模拟结果，结合被动防护网布设原则，在确定被动防护网的布设位置后，通过颗粒规则排列的方式建立被动防护网离散元模型。
18、优选的，被动防护网离散元模型的具体建模步骤如下：①对程序中的clump模块进行一系列规则排列，形成被动防护网的基础样式；②将所有的clump替换为ball模块；③参考以往的研究成果，通过固定被动防护网离散元模型与三维地形相互接触的颗粒来实现被动防护网的固定。
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20、本发明一种基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法通过搭建被动防护网室内压重试验平台，将实测被动防护网变形作为标定的驱动数据；然后采用学习能力及泛化能力强、核函数选择灵活的相关向量机算法作为代理模型，并结合黄金正弦算法构建基于智能算法的被动防护网离散元参数智能标定方法，旨在为基于离散元的滚石被动防护网研究提供科学依据。
21、本发明基于三维离散元数值模拟，构建了边坡滚石灾害被动防护网设计方法，通过建立滚石灾害频发地区的边坡模型、滚石模型和被动防护网模型，模拟了滚石灾害三维运动过程，分析了不同被动防护网方案下的滚石运动情况，确定最优的被动防护网布设方案。
22、压重试验旨通过室内试验的方法，还原被动防护网真实工作状态，并利用摄像机准确记录被动防护网变形情况，作为被动防护网离散元参数的标定依据，为滚石灾害防护及被动防护网动力响应研究奠定基础。
23、针对离散元参数标定中存在的标定效率低、精度差、盲目性较大问题，充分发挥向量机算法rvm的计算效率高、泛化能力强的优势与黄金正弦算法gsa收敛速度快的优势，建立rvm-gsa离散元参数智能标定模型，基于被动防护网室内压重试验数据，准确标定被动防护网离散元模型参数。
24、本发明将室内试验、数值模拟、人工智能算法相结合，发挥rvm核函数不受限制、泛化能力强的优势，以及gsa算法在收敛速度与搜索精度优势，构建了被动防护网离散元参数智能标定模型，克服了传统人工试错标定方法的盲目性，在预测精度和计算速度等方面有明显的优势，实现了被动防护网离散元模型参数的智能快速标定，增加了模型的科学性准确性，为下一步离散元滚石运动数值模拟及滚石冲击被动防护网的动力响应规律研究奠定了基础。
1.一种基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，被动防护网室内压重试验的具体试验步骤如下：将摄像头置于便于观察被动防护网中央布设测点的位置，调整角度并固定；将铸铁块依次叠加放置于被动防护网中心位置，摄像记录铸铁块测点塔尺刻度，直至十块铸铁块均放置完成；对拍摄数据进行读取，获得不同压重下被动防护网测点位移及变形量。
3.根据权利要求1所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，被动防护网压重试验平台离散元模型的建模步骤如下：首先使用离散元程序中rblock模块建立铸铁块及平台固定桩的模型；再使用clump模块规则排列将被动防护网网片简化为沿坐标系方向规则排列的矩形网片，直至形成与被动防护网试验平台尺寸相同的被动防护网离散元模型，最后将clump模块替换为ball模块；最后通过离散元程序中fix命令对指定颗粒的速度、位移等进行固定，实现被动防护网的固定。
4.根据权利要求3所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，铸铁块与被动防护网采用线性接触模型，被动防护网颗粒之间采用平行黏结模型。
5.根据权利要求1所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，构建被动防护网的离散元参数智能标定模型的过程为：首先构建基于rvm-gsa的被动防护网变形预测模型，以此作为离散元数值模拟的代理模型；随后以室内压重试验中被动防护网的变形数据为标定目标，通过算法搜索最优的被动防护网离散元模型参数组合完成标定。
6.根据权利要求5所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，最优的被动防护网离散元模型参数组合为采用gsa搜索预测误差最小的被动防护网离散元模型参数组合。
7.根据权利要求5所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，基于rvm-gsa的被动防护网变形预测模型的训练样本采用拉丁超立方抽样构建离散元参数样本组的输入数据，并通过离散元方法计算被动防护网的变形位移，以此作为样本组的输出数据；若输出数据的模拟精度符合工程要求，则确定被动防护网所需的标定结果。
8.根据权利要求7所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，被动防护网所需的标定结果包括平行黏结模型中的法向刚度kn、切线刚度ks、摩擦系数f2、黏结法向刚度pb_kn、黏结切向刚度pb_ks；其余参数结合研究成果及被动防护网的物理特性设置为固定值。
9.根据权利要求1所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，对于三维弃渣边坡的离散模型，使用离散元方法中的wall与gemoetry模块建立弃渣边坡三维离散元模型，
10.根据权利要求9所述的基于室内试验的滚石被动防护网离散元参数智能标定方法，其特征在于，被动防护网离散元模型的具体建模步骤如下：首先对程序中的clump模块进行一系列规则排列，形成被动防护网的基础样式；然后将所有的clump替换为ball模块；最后参考以往的研究成果，通过固定被动防护网离散元模型与三维地形相互接触的颗粒来实现被动防护网的固定。
