混合核函数稀疏LS-SVM软测量建模与应用

针对最小二乘支持向量机存在的稀疏性欠缺和单核函数局限性问题,本文提出一种基于混合核函数稀疏最小二乘支持向量机的软测量建模方法.该方法使用多项式核函数和RBF核函数线性加权构成混合核函数,兼顾最小二乘支持向量机的全局拟合能力与局部拟合能力,以矢量基学习作为稀疏解算法,改善最小二乘支持向量机的稀疏性,在精简模型结构的同时,避免冗余信息中的噪声过多的拟合到模型参数中,进而采用粒子群算法优化模型部分参数.将此方法分别应用于Mackey- Glasss混沌模型的时间序列预测和乙烯精馏塔塔釜乙烯浓度预测,应用结果表明该方法较最小二乘支持向量机、稀疏最小二乘支持向量机以及混合核最小二乘支持向量机具有更好的泛化效果和预报精度,兆示出其良好的应用潜力.     

多尺度最小二乘小波支持向量机的回归建模

普通最小二乘支持向量机算法用于多尺度回归建模时精度较低。针对该问题,选取墨西哥草帽小波函数作为最小二乘支持向量机的核函数,设计一种基于小波核的多尺度最小二乘小波支持向量机。在此基础上,通过解二次优化问题求出多尺度回归建模问题的全局最优解,最终得出的多尺度回归模型能够有效地逼近多尺度信号。仿真结果表明,该算法具有较高的精度。     

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。     

基于KPLS-LSSVM的航煤闪点和干点软测量应用研究

软测量技术是解决流程工业中一类难以在线测量变量估计问题的有效方法。本文提出了一种基于核偏最小二乘方法(KPLS)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的航煤闪点和干点软测量建模方法,采用核偏最小二乘方法对输入变量进行数据压缩,消除变量之间的相关性,简化最小二乘支持向量机模型结构,并通过混沌粒子群—模拟退火方法(CPSO-SA)对最小二乘支持向量机的参数进行优化选择。将优化结果应用于CDU航煤闪点和干点软测量建模,结果表明:该方法具有学习速度快、跟踪性能好以及泛化能力强等优点,为分馏过程在线质量控制的实施奠定了基础。     

基于KPCA-LS-SVM的工业锅炉烟气含氧量预测

排烟含氧量是评价燃烧过程好坏和锅炉优化运行的重要指标,也是调节最佳风煤比的主要依据。针对工业锅炉氧量计使用受限的问题,提出一种混合的软测量方法:。为了提高烟气含氧量的软测量预测精度,本文分析与烟气含氧量有关的锅炉运行变量,从中确定8个,并采用核主成分析法进行参数处理,整合冗余,降低维数。经处理后得到的6个主成分,其累计贡献率达95.522%,以此作为最小二乘支持向量机软测量模型的输入。在此基础上,通过划分网格来改进交叉实验法,进而优化最小二乘支持向量机的2个参数。经优化得到的误差参数γ和径向基核函数参数σ~2分别为90.3和239.6,模型具有较高的训练精度。最后对某循环流化床锅炉进行建模仿真,利用采集的数据,分别建立最小二乘支持向量机、核主成分分析的最小二乘支持向量机和BP神经网络3种模型。应用3种模型对烟气含氧量进行预测,并采用3个模型性能指标进行对比分析。结果:表明,基于核主成分分析的最小二乘支持向量机的工业锅炉烟气含氧量模型,在小样本条件下学习更加有效,建模采样过程更快,预测精度更高。该模型有助于实现工业锅炉烟气含氧量在线软测量。     

基于压缩感知的多尺度最小二乘支持向量机

提出一种基于压缩感知(Compressive sensing, CS)和多分辨分析(Multi-resolution analysis, MRA)的多尺度最小二乘支持向量机(Least squares support vector machine, LS-SVM). 首先将多尺度小波函数作为支持向量核, 推导出多尺度最小二乘支持向量机模型, 然后基于压缩感知理论, 利用最小二乘匹配追踪(Least squares orthogonal matching pursuit, LS-OMP)算法对多尺度最小二乘支持向量机的支持向量进行稀疏化, 最后用稀疏的支持向量实现函数回归. 实验结果表明, 本文方法利用不同尺度小波核逼近信号的不同细节, 而且以比较少的支持向量能达到很好的泛化性能, 大大降低了运算成本, 相比普通最小二乘支持向量机, 具有更优越的表现力.     

最小二乘支持向量机用于常压塔汽油干点的软测量

最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)为一种遵循结构风险最小化原则的核函数学习机器,其训练仅需求解一个线性方程组,且超参数较标准支持向量机更少.由于其实现简单且预测效果良好,近年来在化学、化工领域的应用日益广泛.本文研究了基于LSSVM的软测量建模过程中的数据预处理和优选超参数等问题,并将其应用于常压塔塔顶汽油干点的软测量建模.计算结果表明,其预测精度能够满足生产实际要求,是一种简单有效的非线性软测量建模工具.     

基于SVM软测量技术的污水处理控制系统设计

以某污水处理厂为背景,针对污水处理系统受环境影响大、运行环境恶劣等特点,设计了一套基于InTouch-v9.5、PLC的污水处理控制系统,实现整个污水处理控制系统的信息化和自动化。针对BOD浓度、COD浓度难于在线测量、测量成本高昂的缺点,提出利用支持向量回归机与参数特性混合建模,实现对BOD浓度与COD浓度的在线软测量,有效解决上述问题。该设计已经应用到实际生产中,运行效果良好。     

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.     

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。