改进粒子群算法优化支持向量机在故障诊断中的应用研究

支持向量机(SVM)作为当前新型的机器学习方式,凭借解决小样本问题、高维问题和局部极值问题等方面的优越性,在当前故障诊断方面有突出的表现;文章根据对支持向量机的研究,发现其在分类模型参数选择上存在困难,为此,提出利用改进粒子群算法优化的办法,解决粒子群前期收敛速度过快导致后期容易优化不均的现象;通过粒子群算法优化与支持向量机分类模型结合,以轴承故障检测和诊断为例,分析次方法的优越性和提高支持向量机在故障诊断过程中的精准度;通过实际检测得出,这种算法优化的方法改进的支持向量机对于聚类性较差的故障分类具有很好的诊断功能。     

基于萤火虫群优化支持向量机的网络入侵检测方法

为了解决支持向量机(SVM)方法应用于网络入侵检测中存在的参数设置和由样本不均带来的分类面偏斜问题,文章提出了一种基于萤火虫群优化支持向量机(GSO-SVM)的解决方案;算法在进行参数寻优的同时增加了修正因子,实现对分类面的修正,并采用萤火虫群算法进行求解,提高算法跳出局部最优的能力;在DARPA数据集上的检测精度达到97.33%,优于SVM和SVDD方法;实验结果表明文章提出的方法能够有效提高入侵检测模型的泛化性,降低误报率和漏报率。     

基于支持向量机的机载吊舱故障诊断优化算法

提升机载吊舱的后勤保障能力,适应吊舱测试中多型号、多故障类型和测试环境动态变化的测试要求,是打赢现代化战争的重要保障。支持向量机（SVM）算法适用于小样本、高维度、非线性分类问题,SVM相关参数是影响算法性能的重要因素。基于K-CV算法和粒子群算法两种改进的SVM模型可以实现SVM参数优化,K-CV算法可以交叉验证优化模型参数,粒子群算法可以对SVM参数进行动态寻优,建立多核SVM吊舱故障诊断模型。两种算法都可以提高吊舱故障诊断模型的准确率,提高模型的学习能力和泛化能力,有效对吊舱的故障进行定量和定位诊断。     

支持向量机在混合气体定量分析中的应用

针对使用掺铥光纤激光器的气体传感系统进行混合气体测量时,吸收谱线重叠较为严重且相互交叉吸收干扰的现象造成的测量误差大、分析精度低的问题,提出一种基于自适应变异粒子群优化的支持向量机(SVM)方法,用于建立混合气体体积分数定量分析预测模型。对体积分数为0.5%～2%的氨气(NH3)和2%～5%的二氧化碳(CO₂)混合气体的吸收光谱数据进行采集和处理,利用自适应变异粒子群优化(AMPSO)算法对SVM模型参数进行寻优,利用获得的最优模型参数构建氨气和二氧化碳气体体积分数定量分析模型,并与标准粒子群优化算法和网格搜索法进行对比。实验结果表明,基于自适应粒子群优化算法建立的氨气和二氧化碳气体体积分数定量分析模型在较为合适的寻优时间下,可以得到最佳的均方误差,效率较高,该模型对测试集中氨气和二氧化碳气体体积分数设定值与预测值的均方误差分别为0.000088和0.000170,决定系数R²均为0.9998,满足混合气体检测要求。     

参数寻优支持向量机在基于光声光谱法的变压器故障诊断中的应用

为了解决变压器气相色谱分析法故障诊断中存在的操作繁琐、消耗待测气体和载气、检测周期长等缺点, 提出了利用光声光谱技术检测变压器油中CH4, C2H2, C2H4, C2H6, H2五种特征气体的含量并计算C2H2/C2H4, CH4/H2, C2H4/C2H6三对比值数据。将五种SVM类型和四种核函数采用交叉组合建立20种不同的支持向量机模型, 并采用启发式算法对于惩罚因子c和g的取值进行参数寻优, 以建立变压器故障诊断准确率最高、最快运行速度的支持向量机模型。启发式算法主要对比研究了粒子群算法和遗传算法在寻优精度与速度上的效果。仿真实验结果表明C-SVC模型、RBF核函数、遗传算法寻优构成的支持向量机模型对变压器故障的诊断准确率最高, 测试集达到97.5%, 训练集达到98.333 3%, 并且遗传算法的寻优速度快于粒子群算法2倍左右。该方法具有操作简单、非接触性测量、不消耗载气、检测周期短、稳定性和灵敏度高等优点。可以代替传统的气相色谱分析法进行变压器故障诊断, 满足变压器故障诊断的实际工程需要。     

小波包和GA-SVM在轴承故障诊断中的应用

为了解决傅里叶变换难以兼顾信号在时域和频域中的全貌和局部化特征以及支持向量机惩罚参数 和核函数参数 选取的问题,提出了基于小波包和GA-SVM的轴承故障诊断方法。首先通过实验采集多种工况下故障轴承和正常轴承的振动信号,从振动信号中提取能够表征轴承运行状态的时频域特征以及基于小波包分析的特征向量来作为GA-SVM的输入,然后在SVM的基础上,针对SVM的惩罚参数和核函数参数在不同应用场景下的取值难以确定的特性,采用了遗传算法对支持向量机进行参数优化的GA-SVM算法进行模式识别。实验结果显示,基于小波包和GA-SVM的轴承故障诊断方法比SVM和BP都具有更高的识别精度。     

基于改进型人工鱼群算法的支持向量机参数优化

支持向量机在高维度、小样本情况下具有独特优势,但同时支持向量机的参数优化极大制约了其分类效果,目前参数优化缺乏系统的理论指导。针对传统DAG-SVM训练分类器较多,训练耗时长,分类效果受到结构排序的影响,提出了一种基于“1 vs R”策略的改进型算法;针对 SVM传统参数优化方式耗时大,优化精度不高,提出了改进型人工鱼群算法;最后结合1 vs R-DAG支持向量机算法与改进型人工鱼群算法,得到一种新的改进型支持向量机算法。仿真对比实验证实,对支持向量机的参数优化是有效可行的。     

基于自适应遗传算法的SVM参数优化

针对基于遗传算法支持向量机(SVM)训练时间较长以及分类精度较网格搜索法有所降低等问题,通过重新定义遗传算法参数的寻优范围,提出一种自适应遗传算法;该算法根据网格搜索法得到遗传算法参数的最佳寻优范围,然后遗传算法在这个范围内进行参数的精确寻优,最后得到分类的结果;这样不仅可以有效缩短训练时间,而且拥有更高的分类正确率;通过UCI中的10组经典数据集的实验结果可知,自适应遗传算法较之网格搜索法、 常规遗传算法、粒子群算法在训练时间上有较大的提升,并且拥有较高的分类准确率。     

空-谱二维蚁群组合优化SVM的高光谱图像分类

提出了一种空-谱二维特征蚁群组合优化支持向量机的高光谱图像分类算法。利用两类蚁群分别在光谱维空间和样本分布空间交替搜索最大类间距波段组合和异质样本,提取最优特征波段,降低了高光谱的波段信息冗余,去除训练样本中的异质样本,优化了训练样本特征空间分布。将蚁群组合优化后的高光谱图像和训练样本应用到支持向量机(SVM)分类器中,扩大了特征空间类间距,提高了SVM算法的分类精度。实验表明该算法总分类精度达95.45%,Kappa系数0.925 2,是一种分类精度较高的高光谱图像分类方法。     

基于多算法优化SVM的粗糙面参数反演

支持向量机（SVM）是粗糙面参数反演中常用的一种反演算法,SVM反演中的惩罚参数C和核函数参数G对反演结果精度的影响较大,若参数取值不当,会使模型产生"过学习"或者"欠学习"的现象,从而降低预测精度.给出几种SVM参数C和参数G的优化算法,如K折交叉验证（K-CV）、遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）,并在此基础上提出一种基于K-CV和GA改进的PSO算法（GA-CV-PSO）.利用矩量法（MoM）获得的粗糙面后向散射系数构造训练集和测试集,通过不同参数反演的仿真结果对比不同优化算法的反演精度和计算时间,表明GA-CV-PSO算法克服了单一优化算法的缺陷,具有更精确的反演精度和更强的泛化能力.     

Fiber Bragg grating distributed strain sensing: an adaptive simulated annealing algorithm approach

We demonstrate the use of adaptive simulated annealing (ASA) algorithm for determining the strain profile along a fiber Bragg grating (FBG) from its amplitude reflection spectrum. By combining the ASA algorithm and the matrix method for calculating the reflection spectrum of a FBG, the FBG sensor can be used for the distributed strain sensing. Experiments showed that the strain detection accuracy could be in the order of a few microstrains.     

基于MDARM和VxWorks的小型无人机执行器故障检测方法

由于目前在小型无人机执行器故障诊断中存在着智能化程度较低,容易受到人为因素干扰,从而出现故障漏检等问题,难以满足小型无人机对飞行安全的要求。为此,本文提出一种基于多维数据关联规则挖掘(Multidimensional Data Association Rules Mining: MDARM)和VxWorks操作系统的小型无人机执行器故障诊断方法,通过建立执行器内部传感器测量的温度、压力、流速、力矩等相关变量的历史数据库,并对这些数据进行预处理,以避免带来噪声污染,并利用可测量参数与不可测量参数之间的关联性,建立故障诊断知识库,避免了诊断过程中的人为因素干扰,实现小型无人机执行器故障的精准测量。实验结果证明,这种方法能够有效地提高故障准确率64.7%,对小型无人机执行器的智能诊提供有效指导,应用前景广阔。     

改进退火遗传算法在SQL数据挖掘参数优化中的应用

针对SQL数据挖掘在复杂动力学系统故障诊断中的模式分类问题,以决策树参数优化为例,开展SQL数据挖掘分类算法参数优化研究。目前数据挖掘中的各类算法参数往往根据经验值设定,预测精度不高;只用遗传算法进行参数优化,分类预测结果容易发生振荡和早熟现象。采用改进的退火遗传算法对SQL数据挖掘中的决策树算法参数进行优化,解决了人工经验设置参数效率低下、精度不高的问题,同时实现了全局搜索,快速收敛到全局最优解。     

Laser pulse design using optimal control theory-based adaptive simulated annealing technique: vibrational transitions and photo-dissociation

We have designed and optimised a combined laser pulse using optimal control theory-based adaptive simulated annealing technique for selective vibrational excitations and photo-dissociation. Since proper choice of pulses for specific excitation and dissociation phenomena is very difficult, we have designed a linearly combined pulse for such processes and optimised the different parameters involved in those pulses so that we can get an efficient combined pulse. The technique makes us free from choosing any arbitrary type of pulses and makes a ground to check their suitability. We have also emphasised on how we can improve the performance of simulated annealing technique by introducing an adaptive step length of the different variables during the optimisation processes. We have also pointed out on how we can choose the initial temperature for the optimisation process by introducing heating/cooling step to reduce the annealing steps so that the method becomes cost effective.     

Tabu for matched-field source localization and geoacoustic inversion

Tabu is a global optimization technique that has been very successful in operations research. In this paper, a Tabu-based method is developed for source localization and geoacoustic inversion with underwater sound data; the method relies on memory to guide the multiparameter search. Tabu is evaluated through a comparison to simulating annealing. Both methods are tested by inverting synthetic data for various numbers of unknown parameters. Tabu is found to be superior to the simulated annealing variant implemented here in terms both of accuracy and efficiency. Inversion results from the SWellEX-96 data set are also presented.     

The application of improved block-matching method and block search method for the image motion estimation

Image block matching is one of the motion estimation methods for video inter-frame coding and digital image stabilization. The methods used for matching and searching will greatly affect the accuracy and speed of block matching. The block matching method based on the oblique vectors is suggested in this paper where matching parameters contain both horizontal and vertical vectors in the image blocks at the same time. Improved matching information can be obtained after making correlative calculations in the oblique direction. A novel search method of matching block based on the idea of simulated annealing is presented in this paper to improve the searching speed, accuracy and robustness in the fast operation of the block-matching motion estimation. The simulated annealing algorithm can easily escape from the trap of local minima effectively. With the two methods the block matching can be used for motion estimation at the real-time image processing system and high estimation accuracy can be achieved. An image stabilization system based on DSP (Digital Signal Processing) system is developed to verify this algorithm. Results show that both the matching accuracy and the search speed are improved with the methods presented.     

高光谱参数和逐步判别的苎麻品种识别

为了探讨基于高光谱的苎麻品种识别和分类的方法，在大田栽培条件下，采集了4个不同基因型苎麻品种共927个叶片高光谱数据。根据苎麻叶片高光谱反射曲线，选择了2组特征参数： 基于高光谱波形峰谷反射率和位置参数(V1组)、基于偏度和峰度参数(V2组)。运用逐步判别的方法，通过设置不同F值筛选不同个数的变量，分别建立基于2组特征参数的多个Fisher线性判别函数，并从计算量、正确率和稳定性三方面对所建立的判别函数进行分析比较。结论： (1)所有组合的判别函数总体平均正确率为91.1%，标准差总体均值为1.2%；(2)综合权衡，在所有组合中，V2组且14≥变量个数n≥8判别效果最好--计算量中等，正确率和稳定性均高于平均值，其中，13个变量的Fisher判定函数平均正确率最高有94.2%，标准差最低为0%；(3)若优先考虑正确率，V1组且22≥变量个数≥15正确率最高，平均正确率最大有95.5%，但计算量比较大，稳定性中等，标准差最低为0.9%。研究表明，利用高光谱参数结合逐步判别方法识别苎麻品种是可行的。     

基于PXI总线的便携式引俄装备通用电路板故障诊断仪的设计

为提高引进装备的自主维修保障能力,针对引俄导弹装备模拟电路板、数字电路板和数模混合电路板的特点,设计了适合各型板卡安装的安装平台,构建了基于PXI总线的一体化硬件诊断资源平台;运用基于电压/电流的复合故障诊断方法及深浅知识推理机相结合的故障诊断策略完成故障诊断;研制了一型便携式通用电路板故障诊断仪。该诊断仪系统结构紧凑,使用灵活,携带方便,能够有效完成引俄导弹装备中的数字电路、模拟电路和数模混合电路快速、精确的故障诊断,诊断精度可定位至器件管脚。     

Fabrication and characteristics of high-K HfO2 gate dielectrics on n-germanium

This paper reports that the high-K HfO2 gate dielectrics are fabricated on n-germanium substrates by sputtering Hf on Ge and following by a furnace annealing. The impacts of sputtering ambient, annealing ambient and annealing temperature on the electrical properties of high-K HfO2 gate dielectrics on germanium substrates are investigated. Experimental results indicate that high-K HfO2 gate dielectrics on germanium substrates with good electrical characteristics are obtained, the electrical properties of high-K HfO2 gate dielectrics is strongly correlated with sputtering ambient, annealing ambient and annealing temperature.     

基于DPCA与LSSVM的飞机发动机异常状态识别

针对飞机发动机异常状态识别精度差、效率低和易误诊漏诊等问题,提出了一种基于动态主元分析 (Dynamic Principal Component Analysis, DPCA)和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine, LSSVM)的飞机发动机润滑系统异常状态识别方法。首先对发动机润滑系统参数进行DPCA处理以及在线检测是否有故障发生,如果有故障发生,再采用LSSVM方法进行异常状态识别。以某型飞机发动机润滑系统为例,对文中所提方法的准确性进行试验验证,由试验结果得出文中方法能有效提高飞机发动机异常状态识别准确率。