[發明專利]一種基于BAS-GSA優化的混合核支持向量機陀螺溫漂補償方法

在審

• 申請號: 202111330599.1
• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN114036843A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 陳熙源;劉建國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

1.一種基于BAS-GSA優化的混合核支持向量機陀螺溫漂補償方法，其特征在于：包括下列步驟：

步驟1)，建立陀螺溫度漂移數學模型：

其中，y為輸出溫度漂移量，T為測量溫度，△T為溫度變化量，為溫度梯度，f()為溫度漂移模型傳遞函數，

步驟2)，建立基于均方誤差的評價函數如下：

其中，fit表示目標函數值，y_i及分別為實測及預測的溫度漂移值，n表示樣本數量，

步驟3)，建立基于線性核和徑向基函數核的支持向量機混合核模型如下：

κ_H(x,x_i)＝(1-w)κ_P(x,x_i)+wκ_R(x,x_i) (3)

κ_P(x,x_i)＝(x^Tx_i+1)^d (4)

κ_R(x,x_i)＝exp[-||x-x_i||²/(2δ²)] (5)

其中,κ_H(x,x_i)，κ_P(x,x_i)及κ_R(x,x_i)分別為混合核，線性核及徑向基函數核，d及δ分別為線性核及徑向基函數核的維數及寬度，w為線性核及徑向基函數核的關系系數，

步驟4)，基于步驟3)，建立基于混合核支持向量機的待尋優參數組成的4維向量如下：

x(t)＝[C,d,δ,w]^T (6)

其中,C為支持向量機懲罰因子，

步驟5)，建立BAS尋優步驟如下：

步驟5.1)初始化N只甲蟲在搜索空間中的4維位置并計算各自評價函數值fit(x_i)：

x_i(t)＝[C_i,d_i,δ_i,w_i]^T,i＝1,2,…,N (7)

步驟5.2)計算甲蟲左、右觸須在空間中的位置如下：

其中,i＝1,2,…,N，x_il(t)及x_ir(t)分別甲蟲左、右觸須的位置，n_i為隨機生成的4維單位向量，d(t)為觸須長度，

步驟5.3)計算甲蟲的新位置：

其中,i＝1,2,…,N，fit(x_il)及fit(x_ir)分別是由甲蟲左右觸須的位置計算的評價函數值，μ(t)表示移動步距，sgn為符號函數，同時計算甲蟲新位置對應的評價函數值

步驟5.4)更新甲蟲下一步的全局位置如下式：

其中，i＝1,2,…,N，

步驟6)，建立GSA尋優步驟如下：

步驟6.1)在搜索空間中隨機初始化N個甲蟲的4維位置如式(7)所示，

步驟6.2)計算N個甲蟲在搜索空間中的評價函數值及其質量：

m_i(t)＝[fit_i(t)-fit_worst(t)]/[fit_best(t)-fit_worst(t)] (11)

其中，i＝1,2,…,N，fit_i(t)及M_i(t)分別為第i個甲蟲的評價函數值及質量，fit_best(t)及fit_worst(t)分別為最優及最差的評價函數值，m_i(t)為中間變量，

步驟6.3)計算第i個甲蟲受到的總引力在第k維方向上的分量：

其中，i,j＝1,2,…,N，k＝1,2,…,4，λ_j為0到1之間的隨機系數，表示甲蟲j對甲蟲i的引力在第k維方向上的分量，其計算方法如下：

其中，為極小常數值，R_i,j(t)表示甲蟲j與甲蟲i的歐幾里得距離，G(t)表示引力常量，

步驟6.4)計算甲蟲的下一步移動速度及位置：

其中，i,j＝1,2,…,N，k＝1,2,…,4，θ_i為0到1之間的隨機系數，表示甲蟲i的加速度，及表示甲蟲下一步的移動速度及位置，及表示甲蟲當前的移動速度及位置，

步驟7)，建立混合BAS-GSA尋優算法，計算最優超參數，

步驟8)，運用步驟7)輸出的最優解x_best＝[C,d,δ,w]^T訓練并測試支持向量機模型。

2.根據權利要求1所述基于BAS-GSA優化的混合核支持向量機陀螺溫漂補償方法，其特征在于，所述步驟7)的詳細步驟如下：

步驟7.1)設定評價函數值的閾值fit_min及最大迭代次數T_max，設定N個甲蟲的起始位置x_i(t)及其對應評價函數值fit(x_i)，i＝1,2,…,N，計算最優評價函數值fit_best如下：

fit_best＝min{fit(x₁),fit(x₂),…,fit(x_N)} (18)

步驟7.2)運用公式(2)計算N個甲蟲的評價函數值fit(x_i)，i＝1,2,…,N，

步驟7.3)運用公式(8)計算N個甲蟲的左、右觸須位置：x_li(t)及x_ri(t)；運用公式(9)計算甲蟲下一步位置

步驟7.4)運用公式(12)計算N個甲蟲的質量M_i(t)；運用公式(13)計算N個粒子受到的引力F_i^k(t)，運用公式(15)計算N個粒子的下一步移動速度

步驟7.5)運用公式(11)計算N個甲蟲新位置，

其中，v_i(t+1)為由公式(15)計算的下一步移動速度組成的向量，為由公式(9)計算的下一步位置向量，α為0到1之間的系數，

步驟7.6)運用公式(2)計算N個甲蟲新位置對應的評價函數值

步驟7.7)運用公式(10)計算N個甲蟲的全局新位置x_i(t+1)，

步驟7.8)t←t+1，若t≤T_max且fit_best≥f_min，則返回到步驟7.1繼續執行，否則結束循環，輸出最優解x_best＝[C,d,δ,w]^T。