基于粗糙集对旋转机械故障诊断系统的研究

针对机电设备故障诊断中存在的知识冗余和不确定性,从原始数据出发,利用决策表约简算法进行属性和属性值的约简,建立了故障诊断的规则库.给出了基于粗糙集的故障诊断和知识获取模型的一般结构.通过对旋转机械典型故障的分析,建立了决策表,通过对决策表的约简,减少了数据库中数据的数量,解决了故障诊断中知识获取的瓶颈问题.提出了决策表的属性值约简的一种简化算法.实验证明该方法是可行的.     

基于Rough set理论的无线传感器网络节点故障

提出了一种无线传感器网络（WSN）节点故障诊断的新方法，首先基于粗糙集理论中改进的可辨识矩阵算法得到故障诊断决策的属性约简；然后通过属性匹配的故障分类算法，建立一套WSN节点故障诊断方法，对WSN节点的各个模块分别进行具体的故障诊断和定位. 仿真实验表明，该方法在WSN节点故障诊断时通信代价小、能量消耗低、诊断准确率高，因而具有在能量有限的WSN节点中应用的可能性.     

基于粗糙集-贝叶斯方法的分布式电网故障诊断

针对实际的电网故障诊断中常存在的冗余和不确定性信息这一问题,基于智能互补融合的思想,将粗糙集和贝叶斯有机结合在一起,并鉴于传统的人工智能在大电网故障诊断应用中存在的局限性而采用分布式数据挖掘的思想,提出了一种基于粗糙集-贝叶斯的分布式电网故障诊断方法。该方法首先把大电网分割成给定数目的局部电网,然后利用粗糙集对各个局部电网分别建立决策表并进行约简,最后利用粗糙集-贝叶斯方法进行局部电网内部及局部电网之间的联络线的规则提取形成全局规则库,并根据实时报警信息进行规则匹配得到诊断结果。经电网故障诊断算例分析表明,该算法正确、有效,速度快,容错性好。     

基于RS和SVM的汽轮机组故障诊断方法

为了提高汽轮机组故障诊断的效率,设计并实现了基于粗糙集和多类支持向量机的融合算法。把粗糙集作为数据的前处理器,对条件属性进行知识约简和去除冗余属性以达到降低数据维数的目的。然后构造多类支持向量机分类器并用约简后的新样本数据训练。测试结果表明,基于粗糙集和支持向量机融合算法的故障诊断方法诊断速度快,推广能力强。     

基于粗糙集的属性约简算法的改进

属性约简是粗糙集理论研究的关键问题之一,针对Rough Sets理论的属性约简进行了研究.首先,介绍了可辨识矩阵属性约简的基本算法,并根据GENRED属性约简算法提出一种新的基于粗糙集的属性约简算法,证明了该算法在满足约简结果要求的同时,又能够提高算法的运行效率.     

基于二元向量矩阵算法的粗糙集方法

根据向量矩阵与向量之间的映射关系,研究了基于二元向量矩阵算法的粗糙近似、属性约简以及最优属性约简集的获取。提出基于二元向量矩阵的属性相对约简、最优属性集获取算法,解决原有矩阵算法属性核不一致性和属性约简集选择的盲目性。并提出了二元向量压缩矩阵算法,降低了原有矩阵算法的复杂度。通过实例分析,证明所提出的相关算法的有效性,为研究粗糙集数据挖掘提供了一种可行有效的计算方法。     

基于粗糙集理论的数控机床智能故障诊断研究

面向数控机床智能化发展需求,提出了基于数据挖掘技术的智能故障诊断方法.建立机床智能诊断单元的系统框架,框架由状态监控及特征信号采集、历史故障数据分析及诊断规则获取、故障推理机制3个功能模块组成.重点研究诊断规则的获取技术,提出了基于粗糙集理论的故障诊断决策规则生成算法.算法充分利用信息决策系统的特性,通过简化对不必要属性和核心属性的分析,并引入回溯思想计算约简集,有效降低了属性集约简的计算复杂度,提高规则求取效率.在建立规则库的基础上,引入基于证据理论的信息融合技术,解决多传感器故障监测数据与诊断规则准确匹配的问题,建立故障推理机制.实例研究证明该方法可行.     

粗糙集-神经网络集成的WSN节点故障诊断

提出一种粗糙集-神经网络集成的无线传感器网络(WSN)节点故障诊断新方法。根据无线传感器网络的应用环境和故障特征得到诊断决策表,利用改进的粗糙集中的归纳属性约简算法对诊断决策表进行属性约简,用Hamming网络建立一套故障分类的方法。仿真实验结果显示,该诊断算法在进行WSN节点故障诊断时,诊断准确性高,通信代价小,能耗低,鲁棒性高。     

基于一种新的启发式约简算法的变压器故障诊断方法

基于依赖度的知识相对约简的启发式约简算法是一种新的粗糙集最优属性约简方法,本文首次将其应用于变压器故障诊断问题中,并结合粗糙集值约简方法,得到一组故障诊断的最小决策规则集,从而大大减小了编码的工作量,避免了约简属性组合查询及缺少关键属性时规则匹配所带来的不便,运算速度也相对加快。此外,该模型还可以通过丰富训练样本,修正决策表的自学习法使得诊断效果不断提高。最后结合实例分析,证明该方法的简便及有效。     

基于改进差别矩阵的增量式属性约简算法

研究目前粗糙集中求属性核和属性约简存在的效率低下问题,提出基于改进差别矩阵的核增量式更新算法,用于解决对象动态增加情况下核的更新问题.为降低现有增量式属性约简算法的时间和空间复杂度,提出一种不存储差别矩阵的高效属性约简算法,用于处理对象动态增加情况下属性约简的更新问题.理论及实验结果表明,该算法可明显降低时间和空间的复杂度.     

基于改进粗糙集理论与概率神经网络的变压器故障诊断研究

提出了一种基于改进粗糙集理论与概率神经网络的变压器故障综合诊断方法.利用了粗糙集理论的决策表约简技术,去除冗余信息,并引入可辨识矩阵,更加快速地去除故障冗余属性,减小了约简过程的复杂度.将得到的最小决策表作为改进的概率神经网络的训练样本,提高了PNN的训练速度和诊断的准确率.实例证明,该模型不仅能在信息不完备的情况下进行有效诊断,而且可以提高诊断速率及正判率.     

Fault Attribute Reduction of Oil Immersed Transformer Based on Improved Imperialist Competitive Algorithm

基于改进型帝国竞争算法的变压器故障属性约简

边莉¹,何辉²,孙洪娜²,刘文静³

（1.广东海洋大学 电子与信息工程学院,广东 湛江 524088;2.黑龙江科技大学 电气与控制工程学院,哈尔滨 150022;3.国网邯郸供电公司,河北 邯郸 056002）

创新点说明：

通过利用改进型帝国竞争算法与粗糙集和神经网络相结合的方式,对油浸式变压器的故障数据集进行了优化,并验证了该方法具有较好的性能。

研究目的：

电力系统的运行与人们的工作生活和工业生产有着非常密切的联系,其安全稳定的运行具有重要的意义,而油浸式变压器作为电网运行的重要组成部分,它的安全可靠运行对整个电力系统具有重要的影响。由于原始的变压器故障数据具有相当大的冗余,这就对进一步的故障判断增加了难度,其结果就是运行速度慢,且诊断正确率较低。所以本文针对原始数据集过于繁杂的问题,优化原始数据,避免大量无意义的计算,并提高其准确率。

研究方法：

利用改进型帝国竞争算法对粗糙集进行优化后,对离散化的油浸式变压器原始故障数据进行属性约简,得到最终决策表,为了验证该方法得到的决策表是否具有优越性,将其带入神经网络中进行验证,并与遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法进行了对比。

结果：

改进型帝国竞争算法在第27次迭代时已经趋于稳定,约简率为56.25%,约简精度为98%。采用BP神经网络对故障数据集最终决策表进行诊断验证,准确率为86.25%,总体效果优于原始数据和其他算法。因此,对油浸式变压器的故障属性进行约简是非常有效的。

结论：

1） 本文将改进型帝国竞争算法应用到油浸式变压器故障属性约简问题中,通过对算法进行介绍,并建模、仿真,最后与其他智能算法进行比较分析,得出该算法具有较强的可行性和适用性。

2）该方法实现了变压器故障属性的最优约简。与遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法相比,帝国竞争算法优化粗糙集属性约简具有迭代次数少、约简率高、精度高等优点,降低了对数据存储的要求,提高了分类精度。

3）在保持判别关系不变的前提下,去掉一些无意义的属性,可大大降低后续操作的难度。当样本集数据量较大时,宜采用改进的帝国竞争算法优化粗糙集的方法来进行属性约简。

关键词：变压器故障;改进型帝国竞争算法;粗糙集;属性约简;BP神经网络

     

变精度粗糙集与神经网络在故障诊断中的应用

针对标准的粗糙集理论不能很好地处理带有噪声的数据,而故障诊断信息中难以避免地存在噪声数据,对此,提出了SOM网络-变精度粗糙集-RBF神经网络的故障诊断方法：首先应用SOM网络对故障诊断数据中的连续属性值进行离散化,然后利用变精度粗糙集理论的属性依赖度进行启发式约简,据此得到最优决策系统,最后在最优决策系统的基础上设计RBF神经网络进行故障诊断。实例验证了该方法的可行性,且故障诊断正确率高。     

一种基于粗糙集的K-means聚类算法

对粗糙集进行了相关研究,并提出了一种以粗糙集理论为基础的K-平均聚类算法,该算法以信息表中条件属性和决策属性的一致性原理为基础,应用粗糙集的属性约简算法消除冗余属性,利用各属性重要度确定其权值,在此基础上应用改进的K-平均算法进行聚类分析.该方法的优势在于消除了不重要的属性,赋予了各属性权值,使聚类更有效,更客观.实验结果表明,该方法是有效的.     

基于粗集理论的小电流接地系统故障选线研究

针对小电流接地系统中单相接地故障选线困难的问题，提出了一种基于粗集理论的故障选线新方法.在分析小电流接地系统线路零序电流故障特征的基础上，将基于粗集理论的信息融合技术引入故障选线系统.将利用小波分析方法、零序有功分量方法和五次谐波方法提取的故障特征作为条件属性，线路的故障状态作为决策属性.通过对信息系统的约简，得到最小决策规则，该规则即可实现故障选线.仿真结果表明，该方法正确、有效.     

基于粗集理论的小电流接地系统故障选线研究

针对小电流接地系统中单相接地故障选线困难的问题，提出了一种基于粗集理论的故障选线新方法.在分析小电流接地系统线路零序电流故障特征的基础上，将基于粗集理论的信息融合技术引入故障选线系统.将利用小波分析方法、零序有功分量方法和五次谐波方法提取的故障特征作为条件属性，线路的故障状态作为决策属性.通过对信息系统的约简，得到最小决策规则，该规则即可实现故障选线.仿真结果表明，该方法正确、有效.     

粗糙集理论在变压器故障诊断中的应用

为了对变压器故障诊断过程中大量的冗余特征进行压缩或约简,提高诊断的效率,将粗糙集理论引入到变压器故障诊断中,提出了基于粗糙集理论的故障特征约简算法:即由故障样本构成信息表,组合表中不同的属性集,求取与全体属性集具有相同分类质量的最小属性集。对具体典型诊断实例进行了分析,结果表明:在保证故障分类结果不变的情况下,该算法能够剔除具有冗余信息的特征,找出对故障分类起主要作用的特征,从而达到了特征约简的目的,不仅大大减少了诊断信息提取的工作量,也为后续的智能诊断提供很大的便利。     

农村配电网故障定位方法的研究

文章提出了运用粗糙集理论实现农村配电网故障定位的方法。该方法根据配电网拓扑结构利用各用户区故障投诉信息作为条件属性、故障元件作为决策属性,形成故障决策表,并以此决策表为主要工具,然后利用粗糙集方法对决策表进行属性约简和值约简,导出故障决策表的最小约简形式,获得最小诊断规则,保证了规则的客观性,而且在故障投诉电话信息不完备的情况下,仍能达到快速、准确故障定位的目的,具有良好的容错性能。算例表明该方法简单、可行、有效。     

粗糙集数据分析系统的程序实现

粗糙集理论是一种新的处理不精确、不完全与不相容知识的数学工具。首先简述基于粗糙集方法的数据分析系统的基本构成,分析了粗糙集中连续属性离散化的方法,实现了连续属性数据进行数据离散化。围绕不可区分关系和相对正区域两个核心概念,通过知识之间的依赖程度,提出了粗糙集数据分析的算法,通过比较属性约简的数目,选择最少属性数量的约简结果。得到了求取相对核、上(下)近似集、等价关系、相对重要度、属性相对约简、范畴相对约简、最小决策规则等的各种算法的程序实现。给出了利用MATLAB实现该系统约简化、核及最小决策规则的程序。最后给出实际工程系统的程序运行结果,对滚动轴承故障诊断的仿真实例表明,该方法简化了诊断规则,得到较高的故障诊断正确率。对推动粗糙集理论在具体实践中应用具有实际意义。