Слащев А.И., Слащев И.Н., Осенняя Н.В., Константинова И.Б. Иерархическая модель формализации нечеткого логического вывода для цифровых систем оценки устойчивости горных выработок

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2019
Категорія: Геотехнічна механіка, 2019, № 149

Geoteh. meh., 2019, 149, 122-131

https://doi.org/10.15407/geotm2019.149.122

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМАЛИЗАЦИИ НЕЧЕТКОГО ЛОГИЧЕСКОГО ВЫВОДА ДЛЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

1Слащев А.И., 1Слащев И.Н., 1Осенняя Н.В., 1Константинова И.Б.

1Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАН Украины

УДК 622.831.31 : 622.112.3

Язык: Русский

Аннотация. Представлены результаты исследований по обоснованию алгоритмов логического вывода в иерархической модели нечеткой логики для цифровых систем безопасности горных работ. Методы исследований: математическая теория нечетких множеств и нечеткой логики; методы реализации алгоритмов нечеткой логики для преобразования входных и выходных сигналов, формирования экспертных правил; методы организации вычислительных процессов и построения программных моделей информационных систем. К числу сложных, слабо формализуемых объектов, которые функционируют в значительной степени в условиях неопределенности, следует отнести геотехническую систему. Решение задач интенсификации горных работ и безопасности связаны с неопределенностью поведения породного массива, для которого точные данные существуют только в аналитических выкладках. Поэтому для управления реальными процессами устойчивости горных выработок необходимо оперировать диапазонами значений параметров, границы которых могут быть определены, в том числе и аналитическими методами на основе различных моделей. Проведена систематизация исходных данных, которая позволила обосновать значимые  факторы или наиболее релевантные причины,  влияющие  на  устойчивость подземных горнах выработок. Для предупреждения аварийных ситуаций, вызванных потерей равновесия геотехнической системы в обстановке неопределенности поведения породного массива, обоснованы методы фаззификации, инференции и дефаззификации данных. Обосновано применение методов обработки входных сигналов: метод логического умножения (пересечение нечётких-множеств), метод агрегации (объединение по принадлежности правилу); метод импликации; метод дефаззификации (гравитационный). Выработаны лингвистические правила и сформирован алгоритм нечеткого логического вывода для управления параметрами геотехнической системы. Нечетная симметричность матрицы сформулированных лингвистических правил определила характерную симметричную форму поверхности управления. Результаты исследований могут быть использованы в цифровых системах безопасности для оценки устойчивости горных выработок и предупреждения возможных аварийных ситуаций.

Ключевые слова: устойчивость горных выработок, безопасность работ, интеллектуальные алгоритмы, нечеткая логика.

Список  литературы

1. Павлов С.Н. Системы искусственного интеллекта: учеб. пособие. Томск: Эль Контент, 2011. Ч.1. 176 c.

2. Геоінформаційні технології в надрокористуванні (на прикладі ГІС К-МІNE) : монографія / Г.І. Рудько та ін. К.: Академпрес, 2011.  335 c.

3. Zadeh, L.A. et al. (1996), Fuzzy Sets, Fuzzy Logic, Fuzzy Systems, World Scientific Press, ISBN 9810224214.

4.  Robert, V.Demicco (ed.) and George, J.Klir (ed.) (2003), Fuzzy Logic in Geology 1st Edition, Academic Press, London, UK, ISBN 9780080521893.

5. "Fuzzy Logic". Stanford Encyclopedia of Philosophy. Bryant University. 2006-07-23. Retrieved 2008-09-30.

6. Kosko, B (June 1, 1994). "Fuzzy Thinking: The New Science of Fuzzy Logic". Hyperion.

7. Bansod, Nitin A., Marshall Kulkarni, and S.H. Patil (Bharati Vidyapeeth College of Engineering) "Soft Computing- A Fuzzy Logic Approach". Soft Computing (Allied Publishers 2005) (page 73)

8. Valiant, Leslie, (2013) Probably Approximately Correct: Nature's Algorithms for Learning and Prospering in a Complex World New York: Basic Books. ISBN 978-0465032716.

9. Обзор решения Cisco Unified Wireless Network [Эл. ресурс]. – Режим доступа: http://www.cisco.com/global/RU/products/hw/wireless/cuwn.shtml. – Загл. с экрана.

10. Slashchov I.M. Estimation of fracture systems parameters in rock massif by the finite element method. E3S Web of Conferences, 109 (2019).

11. O. Slashchova, I. Slashchov, I. Sapunova. Specific solution of problem of water filtering in the rocks by the finite element method. E3S Web of Conferences, 109 (2019).

12. O. Slashchova. Water effect on the rocks and mine roadways stability. E3S Web of Conferences, 109 (2019).

13. Булат А.Ф., Слащёв И.Н., Яланский Алекс.А., Слащев А.И. Обоснование методов и алгоритмов оценки геомеханической безопасности ведения горных работ / Геотехническая механика. Днепр: ИГТМ НАНУ, 2017. № 135. С. 16-31.

14. Slashchov I.M., Shevchenko V.G, Kurinnyi V.P., Slashchova O.A., and Yalanskyi O.A. (2019) Forecast of potentially dangerous rock pressure manifestations in the mine roadways by using information technology and radiometric control methods, Mining of Mineral Deposits, 13(4), 9-17.

15. Булат, А.Ф., Слащев, И.Н., Слащева, Е.А. Комплексирование методов оценки геомеханических и газодинамических процессов в породном массиве для систем контроля производственной среды шахт / Геотехническая механика. Днепр : ИГТМ НАНУ, 2017. № 134. С. 3-21.

16. V. Shevchenko A. Slashchov. Justification of the basic algorithms of the mine safety information system. E3S Web of Conferences, 109 (2019).

17. A. Slashchov and O. Yalanskyi. Substantiation of fuzzy logic algorithms for control problems of a geotechnical systems. E3S Web of Conferences, 109 (2019).

18. Калашніков В.І., Паліс Ф., Лозинський О.Ю. Основи теорії фази-логіки та фази-регулювання. Донецьк, Магдебург, Львів.  2000.  69 с.

Об авторах

Слащев Антон Игоревич, кандидат технических наук, младший научный сотрудник отдела геодинамических систем и вибрационных технологий, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Слащев Игорь Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник отдела Проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Осенняя Наталья Владимировна, магистр, младший научный сотрудник отдела эластомерных конструкций горных машин, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Константинова Ирина Борисовна, магистр, ведущий инженер отдела проблем разработки месторождений на больших глубинах, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепр, Украина, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.