基于隐特征空间的极限学习机模型选择

针对极限学习机（ELM）中冗余的隐神经元会削弱模型泛化能力的缺点,提出了一种基于隐特征空间的ELM模型选择算法。首先,为了寻找合适的ELM隐层,在ELM中添加正则项,该项为现有隐层空间到低维隐特征空间的映射函数矩阵的Frobenius范数;其次,为解决该非凸问题,采用交替优化的策略,并通过凸二次型优化学习该隐空间;最终自适应得到最优映射函数和ELM模型。分别采用UCI标准数据集和载荷识别工程数据对所提算法进行测试,结果表明,与经典ELM相比,该算法可有效提高预测精度和数值稳定性,与现有模型选择算法相比,该算法预测精度相当,但运行时间则大幅降低。     

基于改进极限学习机的MBR仿真预测研究

研究MBR膜通量,进行膜污染预测,是当今污水处理研究领域的重要课题之一。为了有效,准确地预测MBR膜通量,提出一种改进的极限学习机(PSO-ELM)预测模型。极限学习机(ELM)能够有效地克服反向传播(BP)算法的缺陷,并能以极快的速度获得很好的泛化性能。由于随机给定输入权值和隐层阈值,ELM通常需要较多隐含层节点才能达到理想精度。利用粒子群算法(PSO)对极限学习机(ELM)的权值和阈值进行优化,建立PSO-ELM预测模型,将提取的主成分作为该模型的输入,膜通量作为模型输出。研究结果表明,该模型对MBR膜通量预测具有较好的泛化能力和更高的预测精度。     

磷酸铁锂电池的SOC预测

电池荷电状态(SOC)准确预测是电池管理系统的关键任务.针对过去电池SOC预测精度低等问题,提出了一种采用极限学习机神经网络(ELM)的预测模型,以电池电压和电流作为模型的输入量,SOC作为输出量.在建模过程中,采用粒子群优化算法(PSO)对ELM随机给定的输入权值矩阵和隐层阈值进行寻优,降低了随机性给模型造成的影响,提高了模型预测精度.利用实验采集的数据进行模型训练和预测,结果表明,用粒子群算法优化后的极限学习机模型(PSOELM)与单纯的ELM以及传统的BP和SVM相比,具有更高的预测精度和泛化性能.为磷酸铁锂电池的SOC预测提供了一种新的方法.     

基于飞参数据的飞机操纵系统故障评估方法

针对某型飞机的操纵系统故障评估问题,提出了一种基于飞参数据建立的差分进化极限学习机(DE-ELM)算法。该算法融合了差分进化(DE)和极限学习机(ELM)两种算法,通过对飞参数据进行训练,构建了飞机操纵系统的黑箱模型。由于极限学习机(ELM)的输入权值以及隐含层阈值是随机产生的,所以ELM的随机性较大,稳定性不高,故利用寻优能力较强的DE对ELM输入权值和隐含层阈值进行寻优,从而实现ELM的结构优化,提升ELM的稳定性和鲁棒性。仿真结果表明,DE-ELM算法的决定系数达到了97.6%,其均方误差相比于BP神经网络降低了约79%,相比于单纯的ELM降低了64%。所以说该法可以有效提高精确度,同时具有更加良好的泛化性能。     

基于PCA—ELM的煤矿突水预测方法研究

针对采用传统算法建立煤矿突水预测模型存在训练速度慢、泛化能力差、测试精度不高等问题,提出了一种将PCA与ELM相结合的煤矿突水预测方法,并利用该方法建立了煤矿突水预测模型。该方法以煤矿突水历史数据为样本,利用PCA得到煤矿突水主控因素,将仅包含主控因素的样本数据划分为训练集、验证集和测试集;然后把训练样本作为ELM的输入,对模型进行训练;最后利用样本数据验证模型。实验结果表明,相较于传统算法,该方法输入变量少,建模和运算时间短,模型的运行速度和预测精度较高。     

选择性集成核极限学习机建模及其应用研究

针对选择性集成逆向传播神经网络(GASEN-BPNN)模型训练学习速度慢,选择性集成极限学习机(GASEN-ELM)模型建模精度稳定性差等问题,提出一种基于遗传算法的选择性集成核极限学习机(GASEN-KELM)建模方法。该方法首先通过对训练样本进行随机采样获取子模型训练样本;然后采用泛化性、稳定性较佳的核极限学习机(KELM)算法建立候选子模型,通过标准遗传算法工具箱,依据设定阈值按进化策略优化选择最佳子模型;最后通过简单平均加权集成的方式获得最终GASEN-KELM模型。采用标准混凝土抗压强度数据验证了所提出方法的有效性,并与GASEN-BPNN和GASEN-ELM选择性集成算法进行比较,表明所提出方法可以在模型学习速度和建模预测稳定性方面获得较好的均衡。     

一种改进细菌觅食优化算法及其在软测量建模中的应用

针对软测量建模中模型参数的优化需求,在分析细菌觅食优化算法(BFOA)和粒子群优化(PSO)算法的基础上,将二者有机结合,提出了一种新型细菌觅食粒子群混合优化算法(BSOA)。该算法将PSO粒子移动的思想引入BFOA,有效解决了BFOA趋向性操作中细菌位置更新的盲目性。将其分别用于典型函数的寻优与成品油研究法辛烷值最小二乘支持向量机(LSSVM)模型参数的优化,仿真结果表明:该方法有效增强了算法的全局寻优能力与收敛速度,并在一定程度上改善了模型的预测精度与泛化能力。     

基于PSO—BP神经网络的混凝土抗压强度预测

为了有效提高混凝土抗压强度的预测精准度,利用粒子群算法优化BP神经网络初始权值和阈值,建立了混凝土抗压强多因子PSO-BP预测模型。模型以每立方混凝土中水泥、高炉矿渣粉、粉煤灰、水、减水剂、粗集料和细集料的含量以及置放天数为输入参数,混凝土抗压强度值作为输出参数,不仅可以克服BP算法收敛速度慢和易陷入局部极值的缺陷,而且模型的学习能力、泛化能力和预测精度都有了很大的提高。以UCI数据库中的Concrete CompressiveStrength数据集为例进行仿真测试,结果表明：PSO-BP模型预测精度较BP、GA—BP模型分别提高了8．26％和2．05％,验证了PSO—BP模型在混凝土抗压强度预测中的有效性。     

多智能体粒子群优化的SVR 模型预测控制

参数的优化选择对支持向量回归机的预测精度和泛化能力影响显著,鉴于此,提出一种多智能体粒子群算法(MAPSO)寻优其参数的方法,并建立MAPSO支持向量回归模型,用于非线性系统的模型预测控制,推导出最优控制率.采用该算法对非线性系统进行仿真,并与基于粒子群算法、基于遗传算法优化支持向量回归机的模型预测控制方法和RBF神经网络的预测控制方法进行比较,结果表明,所提出的算法具有更好的控制性能,可以有效应用于非线性系统控制中.     

基于BOA-ELM的混凝土抗压强度预测研究

为控制控制混凝土生产成本,在混凝土拌和期限制抗压强度不足的缺陷构建产出,可以有效降低原料的浪费,是节能降耗的关键方法之一。针对混凝土抗压强度的传统测量方法严重滞后的问题,提出了基于贝叶斯优化极限学习机(BOA-ELM)的混凝土抗压强度预测方法。首先,分析了混凝土拌和过程中对抗压强度预测值实时获得的需求。以各物料的用量为分析基础,28天标准养护后混凝土抗压强度值为预测目标,设计了基于极限学习机的强度预测模型。其次,为进一步提高模型的稳定性以及准确行,提出基于贝叶斯优化的极限学习机模型,根据模型超参数的分布特征,以高斯过程作为超参的先验分布,预测误差最小化作为目标,寻找最优的模型超参。最后,在实际施工产生的C50标号混凝土数据集上测试文中模型,并对比分析了其他预测模型和寻优算法。结果表明,结合了贝叶斯优化的极限学习机预测模型相较于经典算法具有更高的预测准确性和模型训练的高效性。     

改进粒子群优化的极限学习机软测量建模方法

工业过程常含有显著的非线性、时变等复杂特性,传统的极限学习机有时无法充分利用数据信息,所建软测量模型预测性能较差。为了提高极限学习机的泛化能力和预测精度,提出一种改进粒子群优化的极限学习机软测量建模方法。首先,利用高斯函数正态分布的特点实现惯性权重的自适应更新,并线性变化学习因子以提高粒子群优化算法的收敛速度和搜索性能;然后将该算法用于优化极限学习机的惩罚系数和核宽,得到一组最优超参数;最后将该方法应用于脱丁烷塔过程软测量建模中。仿真结果表明,优化后的极限学习机模型预测精度有明显的提高,验证了所提方法不仅是可行的,而且具有良好的预测精度和泛化性能。     

Potential of soft computing approach for evaluating the factors affecting the capacity of steel–concrete composite beam

Evaluation of the parameters affecting the shear strength and ductility of steel–concrete composite beam is the goal of this study. This study focuses on predicting the future output of beam’s strength and ductility based on relative inputs using a soft computing scheme, extreme learning machine (ELM). Estimation and prediction results of the ELM models were compared with genetic programming (GP) and artificial neural networks (ANNs) models. Referring to the experimental results, as opposed to the GP and ANN methods, the ELM approach enhanced generalization ability and predictive accuracy. Moreover, achieved results indicated that the developed ELM models can be used with confidence for further work on formulating novel model predictive strategy in shear strength and ductility of steel concrete composite. Furthermore, the experimental results indicate that on the whole, the newflanged algorithm creates good generalization presentation. In comparison to the other widely used conventional learning algorithms, the ELM has a much faster learning ability.     

基于结合混沌纵横交叉的粒子群算法优化极限学习机的短期负荷预测

为了解决传统的单一负荷预测模型精度低以及常规智能算法在解决高维、多模复杂问题时容易陷入局部最优的问题,提出了一种结合混沌纵横交叉的粒子群算法（CC-PSO）优化极限学习机(ELM)的短期负荷预测模型。ELM的泛化能力与其输入权值和隐含层偏置密切相关,采用结合混沌纵横交叉的粒子群算法优化ELM的输入权值与隐含层偏置,提高了ELM的泛化能力和预测精度。选择广东某地区实际电网负荷数据进行分析,研究结果表明,相对于BP神经网络和支持向量机,ELM具有更高的泛化能力和预测精度;CC-PSO相对于粒子群和遗传算法具有更高的全局搜索能力,CC-PSO-ELM模型具有较高的负荷预测精度。     

基于改进粒子群优化和极限学习机的网络安全态势预测

针对网络安全态势预测模型预测精度不高、收敛较慢等问题,提出了一种基于改进粒子群优化极限学习机（IPSO-ELM）算法的预测方法。首先,通过改进粒子群优化（PSO）算法中的惯性权重和学习因子来实现两种参数随着迭代次数增加的自适应调整,使PSO初期搜索范围大、速度高,后期收敛能力强、稳定。其次,针对PSO易陷入局部最优的问题,提出一种粒子停滞扰动策略,将陷入局部最优的粒子重新引导至全局最优飞行。改进粒子群优化（IPSO）算法既保证了全局寻优的能力,又对局部搜索能力有所增强。最后,将IPSO与极限学习机（ELM）结合来优化ELM的初始权值及阈值。与ELM相比,结合IPSO的ELM的预测精度提高了44.25%。实验结果表明,与PSO-ELM相比,IPSO-ELM的预测结果拟合度可达到0.99,收敛速度提升了47.43%。所提算法在预测精度和收敛速度等指标上明显优于对比算法。     

An Ensemble ELM Based on Modified AdaBoost.RT Algorithm for Predicting the Temperature of Molten Steel in Ladle Furnace

Combined the modified AdaBoost.RT with extreme learning machine (ELM), a new hybrid artificial intelligent technique called ensemble ELM is developed for regression problem in this study. First, a new ELM algorithm is selected as ensemble predictor due to its rapid speed and good performance. Second, a modified AdaBoost.RT is proposed to overcome the limitation of original AdaBoost.RT by self-adaptively modifying the threshold value. Then, an ensemble ELM is presented by using the modified AdaBoost.RT for better accuracy of predictability than individual method. Finally, this new hybrid intelligence method is used to establish a temperature prediction model of molten steel by analyzing the metallurgic process of ladle furnace (LF). The model is examined by data of production from 300t LF in Baoshan Iron and Steel Co., Ltd. and compared with the models that established by single ELM, GA-BP (combined genetic algorithm with BP network), and original AdaBoost.RT. The experiments demonstrated that the hybrid intelligence method can improved generalization performance and boost the accuracy, and the accuracy of the temperature prediction is satisfied for the process of practical producing.     

改进鱼群算法优化的ELM在乳腺肿瘤辅助诊断中的应用研究

针对传统极限学习机的输入权值矩阵和隐含层偏差是随机给定进而可能会导致在乳腺肿瘤的辅助诊断应用研究中存在精度明显不足的情况,提出用改进鱼群算法优化ELM方法。在完成对乳腺肿瘤有效的辅助诊断的过程中,本研究工作充分利用ELM能快速地完成训练过程且具有很好的泛化能力的特点,并结合用改进鱼群算法对ELM的隐含层偏差进行优化,构造出了乳腺肿瘤与从乳腺肿瘤样本数据中提取的10个特征向量之间的非线性映射关系。将本文提出的乳腺肿瘤识别方法的仿真结果与AFSA-ELM方法、ELM方法、LVQ方法、BP方法的仿真结果分别从识别准确率、假阴性率、学习速度三个方面做对比分析,仿真结果表明,本文所提方法对乳腺肿瘤诊断具有较高的分类识别准确率、假阴性率以及较快的学习速率。     

灰色极限学习机在滚动轴承故障预测中的应用

针对较强噪声环境下的滚动轴承故障预测问题,为提高轴承故障预测的精度,提出并研究了一种新的滚动轴承预测技术;采用将灰色模型和极限学习机(ELM)相结合的方法,针对轴承运行状态值的非线性特点,先将样本数据进行灰色处理,解决数据的随机性和波动性问题,然后代入学习速度快,泛化精度高的ELM神经网络进行训练;在训练完毕后,对未来的轴承运行状态数据进行分析,将其与轴承设备的理论诊断标准相比较以达到故障预测的目的。     

基于改进极限学习机的软测量建模方法

针对生物发酵过程中一些生物参量难以测量的问题,提出一种基于改进极限学习机（IELM）的软测量建模方法。该方法通过最小二乘方法和误差反馈原理计算出最优的网络输入到隐含层的学习参数,以提高模型的稳定性和预测精度。通过双对角化方法计算出最优的输出权值,解决输出矩阵的病态问题,进一步提高模型的稳定性。将所提方法应用于红霉素发酵过程生物量浓度的软测量。结果表明,与ELM、PL-ELM、IRLS-ELM软测量建模方法相比,IELM在线软测量建模方法具有更高的预测精度和更强的泛化能力。