基于滚动时间窗的最小二乘支持向量机回归估计方法及仿真

提出了一种基于滚动时间窗的最小二乘支持向量机(LSSVM)回归估计方法．该方法构造了滚动时间窗，利用滚动时间窗内的数据优化建模．模型随着时间窗的滚动进行在线更新，并对滚动时间窗内的数据分配不同的权值以充分利用数据的信息．将基于滚动时间窗的LSSVM回归估计方法应用于软测量建模．进行轻柴油凝固点的预估．结果表明，该建模方法十分有效．     

用于化工软测量的基于移动窗的过程神经网络

软测量技术可以有效解决复杂工业过程中一些重要参量难以由硬件在线检测的问题,由于化工过程具有连续性和累积性等特点,若采用传统的软测量建模方法往往会忽略信号的时间累积作用从而导致预测误差较大。针对上述问题,提出了基于改进的过程神经网络(PNN)的软测量建模方法。首先采用移动窗技术来确定包含过程正常运行大部分信息的时间序列,然后利用改进的PNN建立软测量模型并对主导变量进行连续预测,最后对软仪表进行校正以实现连续高精度预测。以某工厂高密度聚乙烯装置为例,验证了该方法具有较高的预测精度和跟踪性能,这对于工业过程的控制优化操作具有重要的应用价值。     

基于非参数回归的发酵过程软测量建模

为了对发酵过程进行检测并分析发酵中产物的浓度,提出一种基于非参数回归的发酵过程软测量方法。该方法直接利用未经处理过的历史数据,采用多维窗宽选择方法确定窗宽,通过计算待估计点与历史数据库中其他时刻点数据的距离来确定该时刻点的权值,从而达到软测量建模的目的,并将其用于青霉素发酵过程产物浓度的测量。实验研究表明,所得软测量模型精度较高,能够有效地实现对青霉素发酵产物浓度的估计。     

基于PCA和LS-SVM的软测量建模与应用

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最小二乘支持向量机相结合的软测量建模方法,并利用该方法建立了工业阿维菌素发酵过程中的菌丝浓度软测量模型.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,该方法与基于径向基函数神经网络软测量模型相比具有有效性和优越性.     

基于改进的GA-LSSVM的软测量建模方法

针对工业过程中某些重要过程变量难以实现在线测量的问题,提出了一种改进的最小二乘支持向量机(IGA-LSSVM)的软测量建模方法.该方法采用核独立分量分析(KICA)对高维数据进行特征提取,利用改进的最小二乘支持向量机进行建模.该方法既利用了最小二乘支持向量机求解速度快的特点,又利用了自适应遗传算法强大的全局搜索能力,增强了模型的自适应性.用该方法建立柴油凝点的软测量模型,结果表明,基于IGA-LSSVM方法建立的软测量模型具有较高的预测精度和泛化能力.     

基于ARMA模型的粗糠醇精馏过程软测量建模方法

针对粗糠醇精馏过程存在的非线性时变及建模数据的影响持续性不易确定,导致软测量模型预测准确性低的问题,提出一种基于ARMA模型的粗糠醇精馏过程软测量建模方法。构建了粗糠醇精馏过程的自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average, ARMA)模型,将建立好的ARMA模型与软测量建模方法相结合,提出基于ARMA-LSSVM的软测量建模方法。基于粗糠醇精馏过程实际数据分别建立了ARMA-LSSVM与LSSVM的软测量模型并进行了对比分析,分析结果表明:本文提出的基于ARMA模型的粗糠醇精馏过程软测量建模方法,可以有效提高粗糠醇精馏过程软测量模型的数据预测精度。     

一种基于改进型自适应滑动窗算法的主元分析

针对工业过程时变的特点,基于自适应滑动窗的主元分析算法由于能依据采集数据时时更新模型,因此能有效提高建模精度和诊断准确度。但是该算法的实现基于两个假设:(1)假定用于更新模型的数据是正常稳定过程中采集而得。(2)假定采集数据时序无关。由于算法没有辨识功能,极容易用携带故障信息的数据来更新系统模型,后果可想而知。据此本文提出计算相对变化量用于区分数据正常与否。实践证明大部分工业过程存在时序相关性,而滑动窗算法属于常规静态建模,因此应该考虑动态主元分析。综上,本文提出动态主元分析的关键参数——时滞参数z来计算和改进自适应滑动窗算法。最后经过仿真测试验证了辨识算法的有效性。     

一种基于Bagging算法的高斯过程集成建模方法

针对单一高斯过程在化工过程软测量建模中存在估计精度不高的问题,利用Bagging和高斯过程回归算法,提出一种基于Bagging算法的集成高斯过程软测量建模方法.该算法使用Bagging技术从训练样本集中选取若干子训练样本集,利用该若干子集形成多个高斯过程模型,并通过加权组合方式进行集成,得到最终的模型输出.将该方法应用...     

磨矿过程产品粒度软测量的比较研究

磨矿粒度(GPS)难以进行直接在线检测且化验过程滞后,必须采用软测量技术对其进行在线估计以及在此基础上的闭环控制.针对一个实际的两段式磨矿回路流程,分别基于多元回归、案例推理(CBR)和神经网络(NN)技术建立了三种磨矿粒度软测量模型,并对其进行了基于工业试验的比较研究.结果表明,基于CBR的磨矿粒度软测量方法优于BP神经网络软测量(BP-NN)方法和多元回归模型估计方法.     

聚丙烯腈质量指标软测量模型的数据动态校核

针对聚丙烯腈连续生产中聚合反应过程与时间存在的分布函数关系,将质量指标软测量模型的输入数据按照聚合时间进行加权处理,对质量指标软测量模型的输出值－估计结果进行滑动平衡。现场生产运行结果表明,经过动态校核的输入输出数据,软测量精度大大提高,估计结果稳定,为其他聚合反应测量模型的数据动态校核提供了一种有效的方法。     

基于柯西分布的水文序列异常值检测方法

针对基于正态分布的检测算法在窗口中出现偏差较大的极端异常值时,检测模型出现不稳定的现象,提出一种基于柯西分布的异常检测算法。通过试验发现,用滑动窗口内的中位数以及中位数绝对偏差来代替均值以及标准差,可以较好地消除滑动窗口内极端异常值对检测算法的影响。探讨了算法中滑动窗口以及置信度的设置,并通过实例对算法进行验证。结果表明,所提算法的检出率在窗口以及置信度设置恰当的情况下保持较高水平。与其他算法对比表明,所提算法对于处理局部波动剧烈的流量时间序列展现出较好的适用性以及鲁棒性。     

基于滚动时间窗的PSO-LSSVM的通信基站能耗建模

基站是通信网络的重要能耗节点,精准计算合同能源管理(EPC)模式下基站节能量成为该领域的技术瓶颈.以3类典型场景通信基站为对象,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的滚动时间窗最小二乘支持向量机(LSSVM)的基站能耗建模方法.该方法通过选取预处理的基站配置参数与实时数据建立滚动时间窗,采用PSO优化训练模型参数,并通过LSSVM回归估计训练模型,得到随时间窗数据变化的基站动态能耗模型.仿真试验与样本基站实测数据的验证结果表明,本文建立的能耗模型具有较高的预测精度及泛化能力,对基站节能工程的评估具有良好的应用前景.     

基于时间窗口权值的数据流分类算法

针对不同时间段的数据流对当前数据流分类影响程度不同,在滑动窗口技术基础上提出了时间窗口权值的频繁模式(TWWFP)分类算法.首先,对滑动窗口中的每个基本窗口赋予一个与时间有关的窗口权值;然后,采用TWWFP-Tree结构存储当前滑动窗口中每个基本窗口中的频繁数据属性,实时更新TWWFP-Tree结构;最后,检测相邻3个滑动窗口中权值属性的平均分类误差,发现突变后及时减少下一个滑动窗口的长度可适应数据流的变化.实验证明该分类算法比没有时间窗口权值分类算法的精确度最大提高3%.     

一种多率采样的在线支持向量回归及应用

针对应用支持向量回归对不确定控制系统在线建模时精度受异常数据影响的问题,通过分析不同样本分布情况下异常数据的影响,指出增加异常数据邻域的样本密度可以有效地提高建模精度.提出了多率采样的支持向量回归在线建模方法,通过多率采样增加局部样本密度,并利用支持向量回归在小样本学习时的良好性能,构建一种局部样本密集的滚动时间窗,用以减少训练样本数和在线剔除异常数据.将该方法应用于多通道电液力伺服同步加载系统的负荷输出预测,结果表明,与传统单率采样的方法相比,在训练样本只增加2个的情况下,该方法具有更好的鲁棒性和预测精度,预测平均绝对误差达到了0.66%.     

应用时间滑动窗口模型的轨迹相似性研究

针对社交网络用户个人信息难以获取、公开信息不完整、不通用甚至内容虚假的问题，选择了普适性强，且能客观、真实反映用户行为习惯的位置数据作为相似性分析依据，对新浪微博、滴滴打车进行位置数据采集，形成两个高价值且具有国内网民特色的数据集作为实验对象.提出了一种基于时间滑动窗口模型的轨迹相似性匹配算法，通过调整时间窗口和位置距离优化算法F值，实现不同网络平台用户的相似性分析.以对新浪微博和滴滴打车的用户位置数据为例进行验证，实验结果证明了地理位置为虚拟身份相似性判断的正相关影响因子，且判断相似性的平均F值超过90%.      

基于滑动窗口最长公共子序列Wi Fi指纹定位算法

针对基于Wi Fi瞬时指纹定位算法中由于RSS信号的时变特性引起的Wi Fi定位精度差问题,提出了一种基于滑动窗口最长公共子序列指纹定位算法.该算法将时间序列的RSS信号指纹转化为基于滑动窗口的数据模型,增加了指纹特征信息,提高比对准确性.通过计算请求定位数据与样本的最长公共子序列来获得样本点的相似性,解决由于窗口伸缩或滑动窗口中个别采样点无信号引起的比对不准确问题,从而提高了定位的精确性和鲁棒性.实验结果表明,所提定位算法的结果明显优于瞬时指纹定位算法.     

基于滑动时间窗的机场流量优化分配

针对机场实际运行过程中飞行流量需求以及机场容量动态变化的特点,将滑动时间窗概念应用到机场飞行流量分配问题中,提出了一种基于滑动时间窗的机场流量动态优化分配方法。对基于滑动时间窗的流量优化分配原理进行了阐述,该方法采用不断进行的动态流量分配代替静态的一次性流量分配,能够实时得到当前时间段最优化的流量分配方案,为机场战术流量管理提供决策支持。实例计算表明：基于滑动时间窗的机场流量优化分配方法在动态环境中能够较好地达到实时优化分配飞行流量目的,而静态流量分配方法不适用于动态环境,文中方法实用有效。     

尖灭分叉型煤层三维地质建模研究：基于地质统计学和符号矩阵的方法

由于成煤期的泥炭沼泽基底不平以及地质环境等的变化，导致相对较大的地质区域内煤层常出现尖灭、分叉等复杂情况，影响开采设计，为高效准确定位煤层边界及分布位置，本文提出一种基于地质统计学和符号矩阵进行三维地质建模的方法。通过符号矩阵方法，按照一定精度离散煤层和非煤层数据，利用泛克里金法确定平面煤层厚度，反距离加权法确定每个栅格的符号距离函数估值，局部窗口对煤层进行精准定位，确定与煤层厚度相匹配的距离函数截距，建立煤层的三维地质模型。本文还讨论了距离函数截距对煤层精度的影响；滑动垂直窗口大小与煤层位置对建模结果中煤层连通性的影响。结果表明，该建模方法可以针对煤层尖灭、分叉等复杂情况快速建模，对大范围区域地质模型构建有一定的适用性，自动化程度高，可应用于煤层开采设计及资源评估。     

基于BP神经网络的集群负载预测器

针对由于作业调入调出引起的负载突变,提出了基于通知机制的反传(BP)网络和动态滑动窗口混合预测方法,设计并实现了基于神经网络的负载预测器.该方法在发生突变时,利用动态滑动窗口均值法预测并重新训练样本,训练结束后使用新的BP模型预测.其通知机制能减少预测器的样本识别时间,模型保存机制提供了无需训练样本的机会.测试结果表明,该预测器具有较好的预测精度,能够将大部分预测值的平均误差控制在5%以内,并快速适应突变事件.