柴油机性能及排放预测高效试验设计应用研究

为柴油机性能预测及优化提供更为高效合理的试验方法,通过对比分析不同试验设计方法回归模型的精度及效率,研究了正交设计及均匀设计在建立柴油机性能及排放多元非线性回归预测模型中的应用。回归模型的建立采用了逐步回归分析方法,能够根据试验数据提取对预测参数影响最为显著的因素,建立最为精确且简单的预测模型。回归模型的建立除了包含各个因素的主效应外,还考虑了各个因素的交互作用及非线性作用,使回归模型更为精确。最后对2种试验设计方法的回归模型预测精度及效率进行对比分析,结果显示均匀设计在柴油机性能及排放预测试验研究中更为高效。     

基于强化学习的特征选择方法及材料学应用

随着大数据、人工智能以及高性能计算的快速发展, 数据驱动的新材料研发成为研究热点. 在对材料数据进行数据挖掘的过程中, 需要对特征集合进行预处理, 通过减少无关冗余特征, 不仅可以避免模型过拟合, 还能提高模型的可解释性. 基于此, 提出了一种基于强化学习的特征选择(feature selection based on reinforcement learning, FSRL) 算法, 将封装式特征选择抽象成机器学习模型和"环境"互动的过程, 并根据利益最大化准则将对应特征加入特征子集中. 同时, 为了提高模型的预测精度, 还提出一种基于符号变换的特征构造方法来生成新的特征. 最后, 将所提出方法应用到非晶合金材料的分类预测任务和铝基复合材料的回归任务中. 实验结果表明, FSRL 算法的分类准确率最高提升了 2.8%, 而在回归任务中, 基于特征构造的 FSRL 算法使得预测精度最高提升了 22.9%.     

基于四叉树的改进BRISK特征提取算法

针对BRISK算法计算速度稍慢、提取的特征点容易出现扎堆的问题,利用四叉树均匀化特征点的方法,提出了基于四叉树的改进BRISK特征提取算法(Quad-BRISK算法):在生成的图像金字塔上提取并检测出具有尺度不变性的特征点之后,采用四叉树方法划分特征点,再计算特征点的方向和BRISK描述子,经过粗匹配、筛选、提纯后最终得到精匹配图像.利用Mikolajczyk和Schmid的特征对比实验图集,对SIFT、ORB、BRISK与Quad-BRISK算法进行了测试对比实验.实验结果表明:Quad-BRISK算法不仅能够提取更加稳定的特征点,同时提高了特征点的匹配精度和计算速度.     

经验模态分解中一种改进的包络线拟合算法

针对经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)过程中存在的包络线拟合问题,提出了一种精确消除欠冲现象的改进算法.该算法首先确定利用三次样条插值(cubic spline interpolation,CSI)进行包络线拟合时所产生的欠冲区间,然后通过单调分段三次多项式插值法对欠冲区间包络线进行补偿.该改进的包络线能紧紧地包住原始信号,而不影响信号本身的特征,尽可能保持前包络线的平滑性.仿真结果表明,提出的方法可以有效地消除由CSI所造成的欠冲现象,拟合出更好的包络线,进一步提高EMD的分解精度.     

一种移动车辆遮挡下的车道线检测方法

针对存在移动车辆遮挡等强干扰的情况,提出了一种基于轮廓筛选的车道线检测方法.首先基于轮廓角度和像素数目滤除非车道轮廓进而实现特征点粗提取,然后提取像素点的位置信息,通过设计一种基于相对距离与梯度的自适应双阈值筛选法进行车道线特征点的精提取,进而拟合车道线.实验结果表明,该算法具有较强的抗遮挡能力,且满足实时性要求.     

短期负荷预测的样本动态组织方法

针对训练样本与负荷预测模型的构建及预测精度之间的强相关性,在对负荷变化规律深入研究的基础上,提出了样本动态组织理论与方法.根据负荷变化的横向与纵向特征、日期、季节特征和气象特征构建时间分类树和样本映射表,并通过对气象数据的模糊化处理进行样本初选,进而利用自组织网络(SOFM)的改进方法提取负荷水平变化趋势的特征曲线,以实现样本的动态精选.多种模型的预测结果表明,采用的由粗到精逐步细化,多层面、多角度的样本过滤机制,为预测日负荷建模提供了更加优质的历史样本,很好地抑制了不良样本对预测建模可能带来的各种干扰,有效提高了电力系统短期负荷预测精度.     

基于半监督域适应模糊推理的球磨机负荷参数软测量

针对工况改变后数据分布差异造成模型失配的问题及球磨机运行时振动信号的不确定性,研究了半监督域适应模糊推理的球磨机负荷参数软测量方法。该方法首先集成多个约束条件寻找特征变换矩阵,将待测工况和历史工况数据投影到公共子空间;接着利用模糊C均值聚类对投影后的历史数据划分规则并建立模糊推理模型。仿真实验结果表明该方法具有较高的预测精度,可以有效削弱不确定因素的影响,解决工况改变后数据分布差异造成的模型失配问题。     

基于绝对误差的线性组合预测研究

针对组合预测效果评价中存在着把拟合精度和预测精度相混淆的问题,阐述了区分样本区间和预测区间的组合预测精度评价方法,并在预测区间上对2种常用的基于绝对误差的线性组合预测方法的预测精度进行了评价,对评价结果进行实例和理论分析。在此基础上,提出一种新的基于绝对误差的线性组合预测方法——基于预测模型有效性的线性组合预测方法。     

光纤捷联惯性测量组件在无安装基准时标定方法

为了提高光纤捷联惯性测量组件(IMU)在没有安装基准时的标定精度,推导IMU在存在安装误差时的精确测量模型,采用粗、精两级结合标定的方法进行标定. 粗标定采用传统的6位置标定编排,精标定按回归D最优原理设计了试验编排方案,并对测量模型参数进行带约束条件寻优,以粗标定的结果为寻优时的初值. 实验结果表明,该方法能准确估计出IMU在转台上的安装误差角及测量模型中的各参数项,达到了IMU安装时不需要调平和对准也能实现精确标定的目的. 经多次重复实验发现,"30位置"标定编排拟合误差最小,复相关系数最大,可作为系统的最佳标定方案.     

有序样品的加权动态预测

对有序样品而言,每个样品与新样品关系的“密切”程度不同.预测时应该适当降低与次要数据的拟合精度,提高与重要数据的拟合精度,从而提高预测效果.在此思想下,本文提出有序样品加权最小二乘估计中权重的一种取法,即通过迭代的方法来确定一个区间,在此区间上取自然对数,以对数值作为权重来进行加权最小二乘估计.     

基于改进随机森林的企业破产预测研究

企业破产数据中存在高维不平衡的特性,会导致模型预测性能降低且预测结果偏向于多数类.为了提高具有破产风险企业的预测准确率,将从特征、数据、模型3个方面综合考虑.首先提出一种Pearson相关系数特征提取规则进行特征选择,再使用已有的平衡化技术进行数据平衡化处理,最后提出了一种基于改变分类阈值的随机森林算法构建企业破产预测模型.在包含10173个公司数据集上的实验结果表明,本文的研究方法具有一定的优越性,对后续进行企业破产预测研究也具有较高的参考价值.     

基于改进熵权法和SECEEMD的短期风电功率预测

为实现短期风电功率的高精度预测，综合考虑风电功率数据波动性以及多维气象数据对风电功率预测的影响，提出了一种基于改进熵权法和SECEEMD的短期风电功率组合预测方法。首先，提出了一种综合相关性分析模型，结合多种特征选择方法对多维气象特征实现综合评价，准确筛选与风电功率相关性较高的气象特征，提高预测精度。其次，针对CEEMD(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition,互补集合经验模型模态分解)存在的分解分量过多，模态混叠程度加剧的问题，提出了SECEEMD分解算法，在降低分量数量，降低模态混叠程度的同时，提高模型的训练速度。然后，分别建立NWP-LSTM和SECEEMD-BP预测模型，并通过贝叶斯优化算法优化长短期记忆神经网络和BP神经网络结构；最后，通过改进熵权法寻找到最优权重组合进行加权组合。实验以内蒙古某风电场的风电功率数据和气象数据为实验数据，经验证，本文所提预测模型，能较大程度提高预测精度，相较于一般预测模型，R2-Score分别提高了4%和0.6%，MAE分别降低了44%和1.1%，证明本文所提风电功率预测方法具有更高的预测精度和更快的训练速度，更加适合进行风电功率预测。     

一种基于SMOTE的不均衡样本KNN分类方法

针对在数据样本不均衡时,K近邻(K-nearest Neighbor,KNN)方法的预测结果会偏向样本数占优类的问题,本文提出了一种基于合成少数类过采样方法(SMOTE)的KNN不均衡样本分类优化方法(KSID)。该方法过程为:首先使用SMOTE方法将不均衡的训练集均衡化,并训练逻辑回归模型;然后使用逻辑回归模型对训练集进行预测,获取预测为正样本的数据,通过使用SMOTE方法均衡化该正样本,并训练KNN模型;最后把测试集放入该结合逻辑回归方法的KNN模型进行预测,得到最终的预测结果。围绕6个不均衡数据集,将KSID与逻辑回归、KNN和支持向量机(SVM)决策树等方法进行对比实验,结果表明,KSID方法在准确率、查全率、查准率、F1值这4个性能指标上均优于其他3种方法。通过引入SMOTE,KSID方法克服了KNN模型遇到样本不均衡数据集时,产生分类偏向的问题,为进一步研究KNN方法的优化和应用提供参考。     

中低分辨率遥感影像控制点对自动提取方法

遥感影像配准是遥感影像融合与校正的基础,而控制点提取是遥感影像配准的关键。针对中低分辨率遥感影像配准时产生的控制点少且分布不均匀、正确匹配率低等问题进行研究,提出了一种自动提取其控制点对的方法。该方法采用区域匹配策略,首先将参考影像与待配准影像的公共区域进行网格划分,对2幅影像中相同地理范围的小区域进行一致编号,接着建立影像的多尺度空间,对每一个尺度影像区域块采用Harris进行角点检测,用SIFT特征描述符描述Harris角点的特征向量,最后利用区域匹配策略进行特征点的匹配。实验表明,该方法能提取出均匀分布且精度高的控制点对,有利于提高中低分辨率遥感影像配准的精度。     

基于XGBoost-神经网络的建筑负荷预测模型构建

针对建筑负荷预测模型特征选择工作量大、泛化能力提升难的问题，提出一种基于XGBoost-神经网络的建筑负荷特征筛选及预测方法，利用XGBoost算法训练滤波处理后的数据，基于平均绝对误差百分比MAPE确定最优特征子集，以改善模型精度和泛化能力；采用贝叶斯正则化算法训练前馈神经网络，以便能够在训练优化过程中降低网络结构复杂性，从而避免网络过拟合，进一步提升其泛化能力。针对某商业建筑的负荷预测实验结果表明，特征筛选后较筛选前模型MSE降低43.29%，有效提高了模型预测精度；分别以贝叶斯正则化和L-M算法对神经网络进行训练，前者5次试验RMSE和MAPE平均值较后者分别降低87.08%、85.33%，预测模型泛化能力得到有效提升。     

基于两级结构的电网运行断面特征选择与在线生成

为解决利用机器学习算法在线生成电网运行断面时所面临的特征因素“维数灾”问题,提出了一种基于两层模式的电网运行断面特征选择与在线生成方法。上层为过滤式特征选择层,采用Fisher分和信息增益两种特征选择指标对初始因素集进行筛选,重点剔除重复因素和无关因素,输出基础因素集。下层为包裹式特征选择层,利用序列后向搜索算法,进一步分析电网运行断面与运行参数之间的内在关系,生成特征因素集,同步形成基于该特征因素集的运行断面生成智能体。基于某地区电网实际数据构造的算例表明,本文方法能大幅降低特征因素“维度”,与初始因素集相比缩小90%以上,基于该特征因素集的智能体能在10秒中内在线生成运行断面,准确性评价指标达到95%,能够满足电网实时运行控制辅助决策的需要。     

基于 XGBoost 的房价预测优化

观来说，房价受到诸多因素的制约，正因如此，房价预测仍然是数据分析中一个非常经典且具有挑战性的问题.本文针对房价数据冗余，在实际场景中很难确定重要特征，提出了一种创新的数据预处理方式，并通过双模型迭代拟合的方式进行数据预测.首先从数据意义、数据形式和数据关联性三个方面进行初始数据预处理，然后根据数据选择适合的模型进行训练.在传统机器学习中，Random Forest和 XGBoost是两种常用的方法.RF 模型通过其 Bagging 过程，能够准确地评判“冗余”特征，而 XGB 模型在提高预测效果的同时，也囿于其泛化能力下降，无法稳定地反映特征重要性.因此，本文利用 RF 模型处理冗余数据，并使用XGB模型对新数据集进行拟合提高预测效果.本文在Kaggle竞赛的数据集（"House Prices Advanced Regression Techniques"）上进行了实验，测试结果显示，XGB回归模型最终的回归精度R2为87%，而单独的RF模型或XGB模型的R2分别为79.2%和78.7%.实验证明，该数据预测方法能够明显提高房价预测效果.同时，为充分体现模型拟合效果和预测能力，将“房价”改为具有“高”和“低”两类的离散变量，最终预测结果的精确度为93%，召回率为93%.     

基于支持向量回归和高斯过程回归的水文时间序列特征提取方法

水文时间序列受多种环境因素影响,表现出明显的综合性,传统的利用单一神经网络进行特征提取解释性不足。提出一种基于支持向量回归和高斯过程回归的水文时间序列特征提取方法。首先,罗列水文时间序列候选特征,将特征组合等价于0-1规划,并将各特征组合分别进行支持向量回归与高斯过程回归建模;其次,利用遗传算法演化求解一组最优特征组合,使得支持向量回归和高斯过程回归输出误差同时最小;最后,为了证明所提方法的高效性与准确性,以屯溪流域水文时间序列数据为对象进行验证。实验结果表明,基于支持向量回归和高斯过程回归特征提取方法的水文时间序列预测结果优于传统神经网络特征提取方法。     

基于多源大数据融合的银行网点选址方法

针对传统银行网点选址方法中存在的人为主观因素较大、数据量支撑不够、考虑因素理想化等问题,提出一种基于多源大数据融合的银行网点选址方法。该方法通过多源数据构造人流量、交通拥堵指数、用户价值、周边竞争网点数和人均收入5个基础特征,并利用协同训练的半监督学习方法扩充训练集。基于基础特征与机器学习算法构建多个子模型,将子模型的输出概率作为特征,构建基于逻辑回归的集成算法,作为银行网点选址模型,同时提出一种优化银行网点权重的损失函数,以保证模型预测中更佳的银行网点具有更高的权重。通过实验分析表明,该算法相较于传统算法预测评估更为准确,能够很好地解决银行网点选址问题。