基于多模型模糊核聚类方法的污水处理过程软测量建模

针对污水处理过程高度非线性及强耦合性的特点,基于多个模型的组合可以提高模型精度和鲁棒性的思想,提出了一种基于模糊核聚类的多最小二乘支持向量机的软测量建模方法。该方法根据不同工况使用模糊核聚类算法对输入数据进行聚类划分,针对每个聚类子集用最小二乘支持向量机方法建立子模型,最终通过子模型切换策略得到系统输出。在污水处理过程仿真平台展开验证工作,对生化需氧量BOD的软测量进行建模,获得了良好的实验结果。     

鲁棒最小二乘支持向量机及其在软测量中的应用

针对最小二乘支持向量机在利用产生于工业现场的非理想数据集进行建模预测时,稀疏化模型鲁棒性差的问题,提出了一种基于模糊C均值聚类和密度加权的稀疏化方法.首先通过模糊C均值聚类将训练样本划分为若干个子类;然后计算每个子类中各样本的可能贡献度,依次从每个子类中选取具有最大可能贡献度的样本作为支持向量;最后更新每个样本的可能贡献度,继续从各个子集中增选支持向量,直至稀疏化后的模型性能满足要求.仿真结果和磨机负荷实际应用表明,该方法能够兼顾模型在整体样本集和各工况子集上的性能,在实现模型稀疏化的同时,能够显著改善最小二乘支持向量机模型的鲁棒性.     

基于减法聚类的带钢厚度数据驱动建模

针对轧钢生产中大批过程数据没有被用于提高厚度质量的现象,提出了一种基于减法聚类的带钢厚度数据驱动在线建模方法.首先通过减法聚类将输入空间划分为一些小的局部空间,在每个局部空间中用最小二乘支持向量机建立子模型,子模型加权输出作为带钢厚度的离线模型;然后当在线数据不断增加时,通过在线减法聚类算法实时调整局部空间,子模型的参数采用最小二乘支持向量机的递推算法进行相应的在线辨识,子模型的预测输出作为模型的最后输出.实验结果表明,该方法具有良好的预测精度和较强的在线学习能力.     

最小二乘支持向量机鲁棒回归算法研究

最小二乘支持向量机因模型学习过程中以二次损失函数为经验风险,造成学习结果对噪声特别敏感。鉴于实际问题中噪声不可避免、不可预测,且分布规律难寻,该文主要研究最小二乘支持向量机的鲁棒性增强算法,以提高其抵抗噪声与异常值的能力。通过分析得知,样本的局部异常因子与噪声大小间具有很大的相关性,因此提出了用于非线性回归问题的局部异常因子概念;并将其应用于最小二乘支持向量机模型学习时最优损失函数的确定中,提出了基于样本局部异常因子的直接加权最小二乘支持向量机鲁棒回归算法。为验证所提出算法的性能,该文最后以2个典型非线性对象为例,将其与原最小二乘支持向量机、文献中已有的基于预估噪声分布的加权最小二乘支持向量机进行了对比。对比结果表明,所提出的直接加权最小二乘支持向量机算法具有更好的鲁棒性。     

直觉模糊最小二乘支持向量机

将直觉模糊集的相关理论引入到最小二乘支持向量机中, 建立了直觉模糊最小二乘支持向量机的数学模型, 并对模型的求解过程进行推导. 为验证该算法的有效性, 在人工数据集和标准数据集上进行仿真实验. 实验结果表明, 直觉模糊最小二乘支持向量机算法可降低分类时样本中噪声和野点对分类效果的影响.     

基于支持向量机的线性模型鲁棒参数估计

探讨了基于支持向量机的线性系统参数估计问题,利用最小二乘支持向量机来估计自回归滑动平均模型(ARMA)的参数,并在理论上证明了在高斯噪声下比最小二乘估计方法具有更小的均方差;随后利用标准支持向量机来估计ARMA的参数,并利用它的性质从理论上分析了其对大噪声和小噪声的鲁棒性.仿真结果表明支持向量机方法能有效克服样本中的异常点和噪声对参数估计的干扰,比最小二乘估计方法具有更好的鲁棒性.     

基于LS-SVM的热带气旋强度预报

建立了基于最小二乘支持向量机的热带气旋强度预报模型。针对机理建模和神经网络建模无法提供热带气旋强度预报的有效解决方案,研究了基于最小二乘支持向量机的回归模型。利用给定的热带气旋数据集,使用交叉验证和网格搜索的方法对最小二乘支持向量机回归模型进行了参数优化选择。实验结果表明,建立的热带气旋强度的12,24,48和72 h的预报模型,都满足了预定的误差要求。     

基于多重回归LSSVM的并发故障诊断

提出了一种基于多重回归最小二乘支持向量机模型的并发故障诊断方法,并将其应用于诊断某船舶主柴油机冷却系统的并发故障.仿真结果表明,该方法具有良好的效果,能够对系统的单个故障和并发故障进行检测.仿真结果还表明,多重回归最小二乘支持向量机模型适合于小样本条件下多输入多输出数据样本的建模,在一定噪声的影响下仍能够得到相对准确的诊断结果,因此多重回归最小二乘支持向量机模型为一种有效的并发故障诊断方法.     

基于LS-SVM的边坡稳定性预测研究

针对边坡工程稳定性估计的复杂性,将最小二乘支持向量机引入到边坡稳定性估计的研究中,分别建立了边坡安全系数预测的最小二乘支持向量机模型和边坡稳定状态预测的最小二乘支持向量机模型,以实例数据为学习样本和测试样本,讨论了基于最小二乘支持向量机的边坡稳定性分析方法及其可行性．该方法具有一定的工程参考和实用价值．     

基于稀疏化鲁棒LS--SVR与多目标优化的铁水硅含量软测量建模

针对高炉炼铁过程的关键工艺指标———铁水硅含量[ Si]难以直接在线检测且化验过程滞后的问题,提出一种基于稀疏化鲁棒最小二乘支持向量机( R-S-LS-SVR)与多目标遗传参数优化的铁水[ Si]动态软测量建模方法。首先,针对标准最小二乘支持向量机( LS-SVR)的拉格朗日乘子与误差项成正比导致最终解缺少稀疏性的问题,提取样本数据在特征空间映射集的极大无关组来实现训练样本集的稀疏化,降低建模的计算复杂度;其次,标准最小二乘支持向量机的目标函数鲁棒性不足的问题将IGGIII加权函数引入稀疏化后的最小二乘支持向量机模型进行鲁棒性改进,得到鲁棒性较强的稀疏化鲁棒最小二乘支持向量机模型;最后,针对常规均方根误差评价模型性能的不足,提出从建模误差与估计趋势评价建模性能的多目标评价指标。在此基础上,利用非支配排序的带有精英策略的多目标遗传算法优化模型参数,从而获得具有最优参数的铁水[ Si]在线软测量模型。工业实验及比较分析验证了所提方法的有效性和先进性。     

结合BV-L2分解的CV变分水平集模型

Chan-Vese(CV)模型基于图像的全局信息,对噪声有一定的鲁棒性,但是对于强噪声污染图像,CV模型并不能取得好的分割效果。笔者结合变分图像分解和CV模型,提出了一个新的图像分割变分模型。该模型结合BV-L~2分解和CV模型,可以实现噪声图像的同时去噪与分割。采用交替迭代算法对新模型进行求解。以人造图像和自然图像为实验对象验证了研究模型分割的有效性和鲁棒性。此外,对比实验结果显示对于强噪声污染图像,与经典的CV模型和VFCMS模型相比,研究模型在分割质量上有一定优势。     

基于混合QPSO的LS-SVM参数优化及其应用

针对最小二乘支持向量机(LS-SVM)的参数寻优问题,提出一种基于混合量子粒子群算法(HQPSO)的LS-SVM参数选择方法,以提高LS-SVM模型的学习性能和泛化能力.该算法结合QPSO算法的全局优化能力和Powell的局部寻优能力,分别对粒子初始位置、新局部最优位置以及全局最优位置进行Powell局部寻优,提高求解速度和解的精确性.利用测试函数对该建模方法进行仿真测试,与PSO LS-SVM模型进行比较,并利用湿法炼锌净化过程现场数据进行工业验证.研究结果表明:HQPSO LS-SVM模型具有较好的泛化性能,模型预测精度高,预测结果满足工艺生产的要求.     

基于矢量基学习的自适应迭代最小二乘支持向量机回归算法

为增强最小二乘支持向量机(LS-SVM)回归建模的稀疏性、鲁棒性和实时性,在加权LS-SVM的基础上,提出了基于矢量基学习的自适应迭代回归算法。在训练过程中,该算法通过矢量基学习和自适应迭代相结合的方法得到1个小的支持向量集,同时采用加权方法确定权值以减小训练样本中非高斯噪声的影响。回归学习和动态系统辩识的仿真结果表明:在回归建模精度相似的情况下,该算法确定的支持向量为全部学习样本的4.9%~8.9%,训练时间为标准LS-SVM的0.011%~0.383%;由于能够鲁棒跟踪时变非线性系统的动态特性,适合在线实时训练;可进一步用于非线性系统的建模和实时控制研究。     

基于随机平滑的恶意软件识别深度学习模型鲁棒性认证方法

面向恶意软件识别的任务中,使用随机平滑算法向所有特征中添加噪声得到的噪声样本可能会失去恶意功能. 现有的认证算法按照噪声空间分布的似然比从大到小的顺序构建认证区域,使认证的鲁棒区域小、认证准确率低. 本文提出一种基于随机平滑的恶意软件识别深度学习模型的鲁棒性认证方法,方法只向与恶意功能非必需的特征中添加离散伯努利噪声构建可认证的平滑模型,选取似然比更小的区域构建认证区域,实现更准确的鲁棒性认证. 实验表明,提出的方法在3个数据集上平均认证半径是对比方法的 4.37倍、2.67倍和2.72倍。该方法可以提供与实际鲁棒边界更紧密的认证半径,在模型鲁棒性评估方面具有较强的实用价值.      

面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法

传统模糊C-均值(fuzzy C-means,FCM)算法以及结合空间信息的改进方法在分割脑磁共振(magnetic resonance,MR)影像时对噪声十分敏感,且无法消除脑MR影像中的偏置场。针对上述问题,提出一种面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法。该方法充分利用图像中的空间局部信息和非局部信息,分别构造出多局部信息模糊因子和非局部权重,在提高算法抗噪性的同时,尽可能多地保持图像细节;建立偏置场模型,以去除脑MR影像中的灰度不均匀性;将提出的多局部信息模糊因子和非局部权重嵌入到带有偏置场模型的FCM方法中,以实现噪声和偏置场条件下的脑MR影像分割。实验结果表明,与其他方法相比,所提方法对脑MR影像中的噪声具有更强的抑制能力,且能够有效消除偏置场对脑MR影像分割的影响,具有更优的分割性能。     

静止同步补偿器无功电流的鲁棒自适应控制

从器件级、装置级和系统级 3个层次讨论电压源型静止同步补偿器 (STATCOM)的数学建模和控制器设计。在装置级层次 ,考虑到关键模型参数——等值电阻未知且系统受不可测量噪声干扰等实际情况 ,提出一种鲁棒型直接自适应控制算法 ,以解决无功电流的追踪控制问题 ;通过构造L yapunov函数并应用相关的稳定性理论严格证明了控制系统的全局稳定性和有界性 ;讨论了控制器设计参数的选择和数字实现问题。数字仿真结果表明 ,所得到的鲁棒自适应无功电流控制器能很好地达到预期控制目标 ,并在追踪能力和鲁棒特性等方面比比例积分 (PI)控制优越     

基于鲁棒鉴别特征学习的图像特征提取算法

为了增强图像特征鉴别力和鲁棒性,获取图像紧致特征表达是关键.现有的图像特征学习方法大多采用最大化L2范数的方式定义,导致其对噪声和异常值十分敏感.针对这个问题,提出了一种基于L2,1范数的鲁棒鉴别特征学习算法.该算法在数据预处理中加入了类内聚拢操作,使得同类样本尽可能靠近,减小了类内异常样本以及强噪声样本的影响;此外,...     

融合数据预滤波和频谱展宽的骨导语音增强方法

骨导语音具有天然的抗环境噪声能力，然而，受骨导麦克风佩戴位置和方式的影响，骨导语音在采集过程中常混入骨导麦克风与皮肤或衣服之间的摩擦声，导致现有基于深度学习的骨导语音增强方法鲁棒性不高、适应性不强。为提高骨导语音增强的鲁棒性，提出一种融合数据预滤波和频谱展宽的骨导语音增强方法。该方法首先通过低通滤波对骨导语音数据进行预处理以去除高频噪声，然后对预滤波后的骨导语音进行时频变换，并分别基于U Net和CRNN两种深度网络进行频谱展宽，最后通过时频逆变换重构出全频带语音。仿真结果表明，与现有深度网络增强方法相比，所提方法可以取得更好的PESQ和STOI客观评价指标，主观听感具有更好的清晰度，且对不同说话人具有更好的适应性。     

基于矢量长度的三维网格模型公有水印算法

为解决目前三维网格模型空域公有数字水印算法抵抗噪声攻击的鲁棒性较弱的问题,提出了一种新的基于矢量长度的三维网格模型空域公有数字水印算法.该算法通过修改从模型中心到顶点这一矢量的长度来嵌入水印信息,同时在水印嵌入和检测过程中,结合顶点邻域属性实现了水印的盲检测,并将一位水印信息反复嵌入使之分布到整个三维网格模型,从而消除噪声对水印产生的影响.试验结果表明,该算法的时间复杂度仅与三维网格模型顶点数成线性关系,执行速度快,鲁棒性较强,能够抵抗平移、旋转、比例变换等常见的几何变换及其组合变换,并对噪声攻击具有很强的抵抗能力,适用于实时版权验证.     

一种克服噪声的鲁棒Laplacian特征映射算法

针对流形学习算法普遍存在对噪声敏感的问题,提出一种克服噪声的鲁棒Laplacian特征映射算法。该算法从Laplacian特征映射出发,在降维过程中,对样本点的邻域范围采用局部PCA的方法,以识别和剔除包含的噪声点,并在重构低维嵌入坐标的同时保持流形光滑连续的整体性,较好地改善了算法的特征提取性能。实验结果表明,所提算法有效地提高了对噪声的鲁棒性。