[發(fā)明專利]一種改進(jìn)型的集成加權(quán)極限學(xué)習(xí)機(jī)污水處理故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710654311.3
• 申請(qǐng)日: 2017-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN107688825B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許玉格;賴春伶;孫稱立;陳立定
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種改進(jìn)型的集成加權(quán)極限學(xué)習(xí)機(jī)污水處理故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、針對(duì)基分類器，采用傾向于少數(shù)類樣本的賦值公式，對(duì)加權(quán)極限學(xué)習(xí)機(jī)的初始權(quán)值進(jìn)行賦值；

選用的權(quán)值初始化方案有兩種，一種是自動(dòng)加權(quán)方案：其中W₁表示第一種加權(quán)方案，n_k為訓(xùn)練樣本中類別為k對(duì)應(yīng)的樣本數(shù)量；

另一種權(quán)值初始化方案的思想是將少數(shù)類和多數(shù)類的比例向著0.618:1的方向推進(jìn)，實(shí)質(zhì)上，這種方法是在通過犧牲多數(shù)類的分類精度來?yè)Q取對(duì)少數(shù)類的識(shí)別準(zhǔn)確率：其中W₂表示第二種加權(quán)方案；

S2、訓(xùn)練基分類器：計(jì)算前一個(gè)基分類器的召回率recall和性能評(píng)價(jià)指標(biāo)G-mean值，采用基于G-mean的初始權(quán)值矩陣更新公式，對(duì)下一個(gè)加權(quán)極限學(xué)習(xí)機(jī)基分類器的權(quán)值矩陣進(jìn)行調(diào)整并建立基分類器模型，其步驟過程如下：

S2.1、給定污水樣本集{(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_i,y_i),…,(x_N,y_N)}，其中x_i∈X表示第i個(gè)樣本的屬性值，y_i表示第i個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的類別標(biāo)簽，N是樣本總個(gè)數(shù)，y_i∈Y＝{1,2,…,k,…,K}，k表示第k個(gè)類別，K表示總共有K個(gè)類別；設(shè)置集成算法的基分類器個(gè)數(shù)并記為T；

S2.2、使用加權(quán)核極限學(xué)習(xí)機(jī)作為基分類器對(duì)訓(xùn)練樣本進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練模型h_t(x)，對(duì)于第t個(gè)基分類器h_t(x)，先求每一類的召回率R₁,R₂,…R_k,…,R_K，k為第k類，K為類別的總數(shù)量，再計(jì)算每一類的個(gè)數(shù)計(jì)為n_k，以及每一個(gè)樣本的分類結(jié)果A(x_i)，若為分對(duì)的情況下，A(x_i)＝+1；若為分錯(cuò)的情況下，A(x_i)＝-1；最后求G_mean＝(R₁·R₂…R_K)^1/K；

S2.3、若G_mean≤0.5，則退出迭代；

S2.4、根據(jù)計(jì)算基分類器h_t(x)的權(quán)重計(jì)算公式計(jì)算第t個(gè)基分類器的權(quán)重λ_t，G_mean越小，λ_t越小，表示訓(xùn)練誤差越大則第t個(gè)基分類器在整個(gè)集成算法中占的比重越小，反之亦然；

S2.5、調(diào)整樣本下一輪迭代的權(quán)值分布D_t+1，D_t+1的調(diào)整規(guī)則如下所示：

S2.6、令t＝t+1,若t＜T則返回S2.2，否則結(jié)束；

S3、提出集成算法基分類器權(quán)值更新公式，以加權(quán)極限學(xué)習(xí)機(jī)為基分類器，以Adaboost迭代方法對(duì)多個(gè)基分類器進(jìn)行集成，建立改進(jìn)型的污水故障診斷模型，其步驟過程如下：

S3.1、設(shè)置集成算法的基分類器個(gè)數(shù)并記為T；

S3.2、根據(jù)權(quán)值初始化方法，確定樣本x_i的初始權(quán)值分布D₁(i)：i＝1,2,…,N；

S3.3、按照S2的方法訓(xùn)練T個(gè)基分類器，根據(jù)基分類器權(quán)重更新公式計(jì)算基分類器的權(quán)重；

S3.4、將T個(gè)基分類器進(jìn)行集成，得到污水故障診斷模型：

S4、輸入污水處理過程中產(chǎn)生的樣本數(shù)據(jù)，設(shè)置集成算法的基分類器個(gè)數(shù)為T，設(shè)置基分類器的最優(yōu)核寬度γ，以及相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)正則化系數(shù)C，建立污水處理系統(tǒng)的故障診斷模型并進(jìn)行性能測(cè)試。