基于支持向量机的软测量技术及其应用

支持向量机(SVM)是一种基于结构风险最小化原理,具有很好推广性能的学习算法。讨论了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的软测量数据建模原理和方法,并将其应用在汽车排放的氮氧化合物NOX软测量中。通过与基于神经网络的软测量方法进行比较,结果显示出SVM的明显的优势,特别是对小样本、非线性、高维数一类软测量问题的建模,提供了一种有效的途径。     

基于Bayesian的海洋脂肪酶发酵过程软测量建模

针对海洋微生物低温碱性脂肪酶发酵过程中的关键生物参数(如菌体浓度、葡萄糖浓度等)难以在线检测,提出了一种基于贝叶斯证据框架下的加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)的建模方法.首先,对生物参数进行非线性建模分析,确定软测量模型的辅助变量.然后,应用训练样本集对最小二乘支持向量机进行训练,训练过程中运用贝叶斯证据框架下的三层推断确定模型的最优权向量、最优正则化参数、最优核参数.为了提高模型的鲁棒性,根据误差变量确定权重系数,建立了在发酵过程中可准确预测生物参数的WLS-SVM模型.试验仿真中与传统最小二乘支持向量机模型进行对比,结果表明,基于贝叶斯证据框架下的加权最小二乘支持向量机模型具有计算速度快、泛化能力强、预测精度高等特点.     

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。     

基于改进的PCA—LS—SVM的软测量技术及应用

针对工业过程中某些重要过程变量难以实现实时在线检测和高维数据处理的问题，提出了将主元分析与改进的最小二乘支持向量机相结合的软测量建模方法，建立了催化裂化主分馏塔柴油凝固点的软测量模型。最小二乘支持向量机与标准支持向量机相比，失去了“稀疏性”，最小二乘支持向量机的稀疏化方法解决了这一难题；主元分析方法的引入，有效地提高了最小二乘支持向量机软测量模型的精度和泛化能力。应用结果表明，该改进的PCA—LS-SVM方法具有学习速度快、跟踪性能好以及泛化能力强等优点。     

基于LS-SVM的水泥熟料煅烧过程f-CaO软测量研究

针对水泥厂熟料质量指标f-CaO含量难以在线测量的问题,提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的软测量建模方法。仿真实验研究表明,最小二乘支持向量机建模具有良好的学习能力和泛化性能,且对数据样本的依赖程度低,是一种有效的软测量建模方法。给出的以DCS系统和SQL数据库为基础,通过Visual C 6.0编程的软测量实现方案,符合国内水泥厂实际情况,易于实现。建立的软测量模型和给出的软仪表实现方案对于保证水泥熟料质量和实现回转窑烧成系统的优化控制具有重要意义。     

基于改进蜂群算法的果酒总黄酮软测量模型

针对RBF神经网络和支持向量机对果酒总黄酮软测量过程中,存在速度慢和精度低的缺点,提出了基于改进人工蜂群算法的果酒总黄酮软测量模型;该模型利用混沌变量的遍历性和随机性特点,对标准人工蜂群算法进行改进,在种群初始化阶段引入混沌机制,确保个体分布的均匀性,并用信息素和灵敏度模型代替轮盘赌选择策略,使模型避免了过早收敛和提前停滞;仿真实验结果表明,该模型提高了果酒总黄酮软测量的精度,具有收敛速度快,抗噪性较强的特点,便于实现果酒总黄酮的在线测量.     

基于改进的PCA-LS-SVM的软测量技术及应用

针对工业过程中某些重要过程变量难以实现实时在线检测和高维数据处理的问题,提出了将主元分析与改进的最小二乘支持向量机相结合的软测量建模方法,建立了催化裂化主分馏塔柴油凝固点的软测量模型。最小二乘支持向量机与标准支持向量机相比,失去了"稀疏性",最小二乘支持向量机的稀疏化方法解决了这一难题;主元分析方法的引入,有效地提高了最小二乘支持向量机软测量模型的精度和泛化能力。应用结果表明,该改进的PCA- LS-SVM方法具有学习速度快、跟踪性能好以及泛化能力强等优点。     

丁二酸发酵过程的软测量建模研究

生物转化法生产丁二酸的间歇厌氧发酵过程存在明显的不确定性和高度非线性,其中某些参数(如丁二酸浓度)难以在线检测,给过程优化策略的有效实施带来了障碍.最小二乘支持向量机(LS-SVM)是标准支持向量机(SVM)的一种扩展,遵循结构风险最小化原则.将该算法用于丁二酸发酵过程建模.用具有RBF核函数的LS-SVM建立丁二酸浓度的模型,并通过MATLAB 7.0开发工具和径向基(RBF)人工神经网络的建模方法进行比较.结果表明LS-SVM方法比基于RBF神经网络的软测量建模方法降低了83.7%的外推误差,具有更好的泛化能力,使针对丁二酸浓度的在线预估与优化控制成为可能.     

基于LS-SVM的软测量模型及其工业应用

最小二乘支持向量机(LS-SVM)是支持向量机(SVM)的一种扩展,其算法简练,计算速度快;利用LS-SVM进行特征提取,可以有效地降低输入样本维数,缩减模型的运算时间,同时LS-SVM又具有优越的非线性回归能力;为实现氧化铝高压溶出过程中苛性比值在线测量,建立了一种基于LS-SVM的软测量模型,并将此模型应用于实际生产;工业数据的仿真结果表明该模型具有较高的预测精度和范化能力,能满足在线检测、实时控制的要求。     

基于软测量的球磨机优化控制方法

针对球磨机控制的难点和不足,提出了一种基于料位软测量技术的球磨机优化控制方法.首先,在分析球磨机系统特性和振动特性的基础上,确定了料位软测量的辅助变量.其次,基于最小二乘支持向量机算法,给出了一种球磨机料位软测量方法,并通过现场实测数据进行料位检测,结果表明该软测量方法的精度较高;最后,在料位软测量的基础上,提出了一种...     

一种改进的最小二乘支持向量机软测量建模方法

针对最小二乘支持向量机(LS-SVM)缺少支持向量所具有的稀疏性和模型参数值难以选择的问题,提出利用马氏距离进行样本相似程度分析,去除集中部分样本,以恢复最小二乘支持向量机的稀疏性的方法.同时,采用κ-折交叉验证误差作为学习目标的粒子群优化算法来选取模型参数,并利用改进算法建立了精馏产品浓度的软测量模型.通过仿真验证了改进算法的有效性.结果表明模型精度较高,泛化能力强,满足工业测量要求.     

基于支持向量机的软测量方法研究

针对所有样本点均出现在最小二乘支持向量机模型中的缺陷,提出一种改进的最小二乘支持向量机回归方法．根据最小二乘支持向量机模型学习误差的大小,去除原变量空间中大部分误差较小的样本点,从而获得回归模型的“稀疏”特性,大大简化了模型复杂程度．同时,将此方法应用于生物发酵过程,建立青霉素发酵过程中产物浓度的软测量模型,实现青霉素浓度的在线预估．实验结果表明,该方法为生物发酵过程中难于在线测量质量参数的实时监测提供了一个有效的手段．     

Enhancing the Lithium-ion battery life predictability using a hybrid method

This study contributes to proposing the improved bird swarm algorithm optimization least squares support vector machine (IBSA-LSSVM) model to predict the remaining life of lithium-ion batteries. By improving the prediction accuracy of the model, the safety and reliability of the new energy storage system are improved. In order to avoid the bird swarm algorithm (BSA) getting into the local optimal solution, the levy flight strategy is introduced into the improved bird swarm algorithm (IBSA), which improves the convergence performance of the algorithm. Hence, this study is to verify the effectiveness of the proposed hybrid IBSA-LSSVM model. The following work has been done: (1) test functions are used to test particle swarm optimization (PSO), differential evolution algorithm (DE), BSA and IBSA; (2) the back propagation neural network (BP) model, support vector machine (SVM) model, quantum particle swarm optimization support vector machine (QPSO-SVM) model, BSA-LSSVM model and IBSA-LSSVM model are tested with the B5, B6 and B18 batteries. The following findings are obtained: (1) the five test functions are used to test the PSO, DE, BSA and IBSA algorithms in 20 dimensions, 50 dimensions and 80 dimensions. The results show that the convergence accuracy and convergence stability of IBSA algorithm is higher than those of the other three algorithms; (2) the residual life of B5, B6 and B18 batteries are predicted by the BSA-LSSVM, SVM, QPSO-SVM, BP and IBSA-LSSVM models. The test results show that the root mean square error of the IBSA-LSSVM model for B5 battery is 0.01, the root mean square error for B6 battery is 0.06, and the root mean square error for B18 battery is 0.02. The results show that the prediction accuracy of proposed model is higher than that of the other models.     

基于混合SVR-PLS方法的丙烯腈收率软测量建模

为了更有效地处理过程非线性、多输入和数据共线性等复杂特性,提高模型的推广能力和精度,提出了混合支持向量回归机-偏最小二乘法(SVR—PLS)方法．该方法兼具SVR和PLS的优点．用PLS进行特征提取．用SVR建立PLS的内部模型．对工业丙烯腈生产过程丙烯腈收率软测量建模的应用表明．采用该方法建立的软测量模型．在模型精度、推广能力等方面明显优于一些传统软测量建模方法．满足工业应用要求．     

基于文化基因算法和最小二乘支持向量机的安全数据特征处理方法

随着各类生物智能演化算法的日益成熟,基于演化技术及其混合算法的特征选择方法不断涌现。针对高维小样本安全数据的特征选择问题,将文化基因算法(Memetic Algorithm,MA)与最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LS-SVM)进行结合,设计了一种封装式(Wrapper)特征选择方法(MA-LSSVM)。该方法利用最小二乘支持向量机易于求解的特点来构造分类器,以分类的准确率作为文化基因算法寻优过程中适应度函数的主要成分。实验表明,MA-LSSVM可以较高效地、稳定地获取对分类贡献较大的特征,降低了数据维度,提高了分类效率。     

Soft measurement model and its application in raw meal calcination process

In this paper, a soft measurement model has been proposed by combining recursive fixed-memory principal component analysis (RFMPCA) with least squares support vector machines (LS-SVM). To solve outliers, missing data points of the outliers and deviation from normal values are detected. The RFMPCA was applied to the model, which not only solved drawbacks of conventional PCA and data saturation, but also simplified the LS-SVM structure and improved the training speed. The proposed model has been successfully applied to the decomposition process of Jiuganghongda Cement Plant in China. Industrial application results have shown that the soft measurement model has high accuracy and guidance to calciner temperature setting.     

基于KPCA和最小二乘支持向量机的软测量建模

为了解决化工领域数据建模小样本、不适定性、非线性等问题,提出了一种基于核主元分析(KPCA)和最小二乘支持向量机的软测量建模方法,用核主元分析对输入变量进行数据压缩,消除变量之间的相关性,运用PSO算法对核参数进行了寻优,通过交叉验证的方法对支持向量机进行参数选择.将其用于双酚A(BPA)软测量建模的研究结果表明:方法具有学习速度快、泛化能力强等优点,为BPA软测量建模的在线实施提供了方便.     

BP改进算法及其在乙二醇精制软测量中的应用

提出了一种综合改进的BP神经网络算法，该算法在训练时对不同的连接权和阈值采用不同的学习速率，由此建立了乙二醇精制塔塔釜乙二醇浓度的神经网络软测量模型。结果表明该算法能有效提高乙二醇浓度BP神经网络软测量模型的收敛精度。     

Nesting Algorithm for Multi-Classification Problems

Support vector machines (SVMs) are originally designed for binary classifications. As for multi-classifications, they are usually converted into binary ones. In the conventional multi-classifiable algorithms, One-against-One algorithm is a very power method. However, there exists a middle unclassifiable region. In order to overcome this drawback, a novel method called Nesting Algorithm is presented in this paper. Our ideas are as follows: firstly, construct the optimal hyperplanes based on One-against-One approach. Secondly, if there exist data points in the middle unclassifiable region, select them to construct the optimal hyperplanes with the same hyperparameters. Thirdly, repeat the second step until there are no data points in the unclassifiable region or the region is disappeared. In this paper, we also prove the validity of the proposed algorithm for unclassifiable region and give the computational complexity analysis of the method. In order to examine the training accuracy and the generalization performance of the proposed algorithm, One-against-One algorithm, fuzzy least square support vector machine (FLS-SVM) and the proposed algorithm are applied to five UCI datasets. The results show that the training accuracy of the proposed algorithm is higher than the others, and its generalization performance is also comparable with them.     

MIMO最小二乘支持向量机污水处理在线软测量研究

污水处理系统是一个包含海量信息的非线性复杂系统。针对污水处理出水水质BOD（生物化学需氧量）、COD（化学需氧量）、TN（总含氮量）等难以在线实时检测等问题,建立了基于在线MIMO-LSSVM（多输入多输出最小二乘支持向量机）和PSO（微粒子群算法）的污水处理软测量模型。仿真结果表明,建立的软测量模型精度高、速度快,能很好地实现污水处理出水指标COD、BOD、TN等参数的实时测量和估计,为污水处理的实时在线控制创造必要的前提条件。