Recent progresses in the development of tubular segmented-in-series solid oxide fuel cells:Experimental and numerical study

Solid oxide fuel cells(SOFCs)have attracted a great deal of interest because they have the highest efficiency without using any noble metal as catalysts among all the fuel cell technologies.However,traditional SOFCs suffer from having a higher volume,current leakage,complex connections,and difficulty in gas sealing.To solve these problems,Rolls-Royce has fabricated a simple design by stacking cells in series on an insulating porous support,resulting in the tubular segmented-in-series solid oxide fuel cells(SIS-SOFCs),which achieved higher output voltage.This work systematically reviews recent advances in the structures,preparation methods,perform-ances,and stability of tubular SIS-SOFCs in experimental and numerical studies.Finally,the challenges and future development of tubular SIS-SOFCs are also discussed.The findings of this work can help guide the direction and inspire innovation of future development in this field.

基于Stacking融合模型的Web攻击检测方法

随着计算机技术与互联网技术的飞速发展,Web应用在人们的生产与生活中扮演着越来越重要的角色。但是在人们的日常生活与工作中带来了更多便捷的同时,却也带来了严重的安全隐患。在开发Web应用的过程中,大量不规范的新技术应用引入了很多的网站漏洞。攻击者可以利用Web应用开发过程中的漏洞发起攻击,当Web应用受到攻击时会造成严重的数据泄露和财产损失等安全问题,因此Web安全问题一直受到学术界和工业界的关注。超文本传输协议(HTTP)是一种在Web应用中广泛使用的应用层协议。随着HTTP协议的大量使用,在HTTP请求数据中包含了大量的实际入侵,针对HTTP请求数据进行Web攻击检测的研究也开始逐渐被研究人员所重视。本文提出了一种基于Stacking融合模型的Web攻击检测方法,针对每一条文本格式的HTTP请求数据,首先进行格式化处理得到既定的格式,结合使用Word2Vec方法和TextCNN模型将其转换成向量化表示形式;然后利用Stacking模型融合方法,将不同的子模型(使用配置不同尺寸过滤器的Text-CNN模型搭配不同的检测算法)进行融合搭建出Web攻击检测模型,与融合之前单独的子模型相比在准确率、召回率、F1值上都有所提升。本文所提出的Web攻击检测模型在公开数据集和真实环境数据上都取得了更加稳定的检测性能。

基于Stacking融合模型的PHEV复合储能系统实时能量分配策略

为了解决插电式混合动力汽车单一电池低比功率、无法响应暂态功率需求的问题,设计了电池和超级电容并联式复合储能系统。同时针对采用动态规划法优化负载电流分配时缺乏实时性的问题,利用不同驱动工况下动态规划优化的结果构成训练集进行训练,并综合GRU网络以及XGBoost算法,提出了一种Stacking集成学习框架下多模型融合的能量分配策略。仿真结果表明,与仅使用单一电池的储能系统相比,基于Stacking融合模型的实时能量分配系统在UDDS和US06两种循环工况下,电池峰值电流分别降低了48.7%和50.8%,有效削弱了电池的峰值电流,提升了电池的整体性能。

基于Stacking集成学习的热轧带钢凸度诊断模型

在热连轧生产过程中,凸度是重要的质量指标,过程数据的非平衡性限制了数据驱动模型的预测效果,为提高模型的预测精度,提出一种融合SMOTE和Stacking集成算法的热轧带钢凸度诊断模型。首先,采用SMOTE过采样方法处理凸度相关数据集,降低数据非平衡分布导致的影响;然后,构建以轻量级梯度提升机(LightGBM)、支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)和随机森林(RF)为基学习器,逻辑回归(LR)为元学习器的Stacking集成模型,最后,使用某2160 mm热轧带钢实际生产数据进行模型验证。研究结果表明,诊断模型的准确率、少数类召回率、平衡F分数、几何平均值和ROC曲线下面积分别为0.9580、0.9595、0.9573、0.9589和0.9579,与XGBoost、LightGBM、KNN、SVM和随机森林模型对比,预测效果最优,证明了Stacking集成算法能够有效增强诊断模型的泛化能力,具有优良的诊断性能。

近红外光谱结合Stacking集成学习的猕猴桃糖度检测研究

利用近红外光谱技术Stacking集成学习对猕猴桃糖度的无损检测。以湖北“云海一号”猕猴桃为研究对象,采用红外分析仪获取了280个样本的光谱数据,包含了4000~10000cm^(-1)范围内的1557个波长数据,使用折射仪测量糖度值。通过蒙特卡洛随机采样结合T检验的奇异样本识别算法筛除异常值样本。利用SPXY算法按照4∶1的比例划分训练集和测试集。使用多元散射校正(MSC)、SG平滑滤波(SG)、趋势校正(DT)、矢量归一化(VN)、标准正态变换(SNV)五种方法对数据进行预处理。使用无信息变量消除法(UVE)、竞争性自适应重加权算法(CARS)和区间变量迭代空间收缩特征选择算法(iVISSA)提取特征波长,使用连续投影算法(SPA)进行二次提取,消除共线性变量。由于单一模型的泛化能力有限,为了扩大建模能力,设计了一种基于Stacking算法的集成学习模型。选择贝叶斯岭回归(BRR)、偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVR)以及人工神经网络(ANN)作为基学习器,线性回归(LR)作为元学习器建立集成模型,比较不同组合下集成模型的性能。使用Pearson相关系数分析基学习器与集成模型之间的关系。结果表明:在五种预处理方法之中,矢量归一化的效果最佳。对预处理后的光谱进行特征波长提取,结果显示VN-CARS-PLSR模型效果最好,在测试集上的RP2为0.805,RMSEP为0.498。模型提取了177个特征波长,数据量相比于原始光谱减少了88.6%。通过Stacking算法对基学习器进行融合,对比不同的组合方式,发现PLS+SVR+ANN集成模型预测精度最高,RP2达到了0.853,RMSEP下降至0.433。通过Pearson相关系数分析了基学习器对集成模型性能的影响。研究表明,与单一模型相比,Stacking集成模型能够进行更加全面的建模,具有更高的泛化能力,该方法为猕猴桃糖度品质的无损检测提供了技术支持。

基于组合时域特征提取和Stacking集成学习的燃煤锅炉NO_(x)排放浓度预测

为提高火电厂锅炉出口NO_(x)排放浓度的预测精度,提出一种考虑组合时域特征的Stacking集成学习模型。首先,为挖掘数据深层信息,采用时序分析、完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise analysis,CEEMDAN)和统计学计算数据标准差、偏度等特征的方法进行组合时域特征提取以构建重构数据;其次,考虑到重构数据中存在的冗余变量对模型的精度有所影响,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)对重构数据进行特征降维;最后,为充分发挥各个模型的优势以提高模型的预测精度,构建以极限学习机(extreme learning machines,ELM)、深度神经网络(deep neural networks,DNN)、多层感知器(multilayer perceptron,MLP)、极限梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)为基模型和以回声状态网络(echo state network,ESN)为元模型的Stacking集成学习NOx排放浓度预测模型。实验结果表明:该预测模型在不同数据集下都有着不错的预测效果,预测误差均小于2%,能够对锅炉NOx排放浓度实现精准预测。

基于FIR-Stacking的刀具磨损预测

针对铣刀加工工件时传感器信号存在噪声、单一传统机器学习模型预测效果不理想的问题,提出一种基于自适应FIR滤波器和Stacking集成模型的刀具磨损预测方法。首先,采用自适应FIR滤波器去噪,计算时域、频域和时频域常用统计量作为信号特征,并对同一信号的多源信号特征进行拼接,经Pearson相关系数筛选保留相关系数大于0.2的特征;最后,以LightGBM、支持向量回归(support vector regression,SVR)、多层感知机(multilayer perceptron,MLP)作为基模型,Lasso作为元模型,构建Stacking集成模型进行刀具磨损预测。使用铣削加工数据集进行验证,结果表明该方法可有效提高预测准确性。

基于Stacking算法集成学习的页岩油储层总有机碳含量评价方法

总有机碳含量(TOC)是页岩油储层评价的重要参数,而传统总有机碳含量测井评价方法精度较低且普适性较差,机器学习模型在一定程度上提高了总有机碳含量预测精度,但结果存在不稳定性。为了进一步提高页岩油储层总有机碳含量预测精度,基于有机质岩石物理特征和不同总有机碳含量测井响应特征的深入分析,优选出深侧向电阻率、声波时差、补偿中子和密度测井曲线作为总有机碳含量的敏感测井响应,并将其作为输入特征,以岩心分析总有机碳含量作为期望输出值,分别建立了决策树模型、支持向量回归机模型、BP(Back Propagation)神经网络模型,并建立了以决策树模型为基模型、支持向量回归机模型为元模型的Stacking算法集成学习模型。利用B油田A区块的岩心样本数据和实际井数据对不同模型预测总有机碳含量结果进行了验证,结果表明,基于Stacking算法的集成学习模型的总有机碳含量预测精度最高,相较于决策树模型、支持向量回归机模型、BP神经网络模型和改进的ΔlgR法,预测精度有较大提高。因此,基于Stacking算法的集成学习模型为该研究区最有效的总有机碳含量计算方法,这为准确地评估页岩油储层的生烃潜力、确保页岩油储层的高效开采及资源利用奠定了基础。

基于Stacking集成学习的声波时差测井曲线复原研究

声波时差测井曲线在石油勘探中发挥着不可或缺的作用,但是受地质或仪器的影响,经常会出现部分甚至完整的声波测井曲线缺失的情况。针对这一问题,提出了一种基于Stacking集成学习的声波时差测井曲线复原方法,该模型使用随机森林(RF)、梯度提升决策树(GBDT)、轻量梯度提升机(LightGBM)和极限梯度提升(XGBoost)作为基学习器,支持向量回归(SVR)作为元学习器,同时采用5折交叉验证的方法。实验选取了大庆油田某区块的实际测井数据,分别进行了同井和异井间的缺失声波时差测井曲线复原实验,结果表明,所提方法比单一模型预测更加准确,验证了此方法的可行性。

基于Stacking集成算法的抛石护岸水毁破坏预测研究

抛石护岸在顶冲等极端情况下易发生水毁破坏,给人民的生命财产带来威胁。通过水槽试验获取496组样本数据,利用互信息(MI)筛选出6个关键特征属性,并采用支持向量机(SVR)、广义回归神经网络(GRNN)和随机森林(RF)等机器学习算法构建多个预测模型。然后,将这些模型作为基学习器,结合BP神经网络(BPNN)作为元学习器,采用Stacking集成学习方法构建抛石护岸破坏程度预测模型。最后,通过决定系数(R^(2))、均方根误差(R_(RMSE))及平均绝对误差(M_(MAE))等评价指标对模型性能进行评估。结果表明,Stacking模型在抛石护岸破坏高度、长度、范围上的平均R^(2)为0.98、RRMSE为0.02、M_(MAE)为0.03,相较于单一模型(SVR、GRNN、RF),Stacking模型的R_(RMSE)、M_(MAE)皆为最小,R2最高。在抛石护岸水毁破坏程度的预测中,融合的Stacking模型展现出更高的准确性与稳定性。

基于Stacking模型的学术论文多标签分类系统构建

学术论文高质量多标签自动分类是推动学术研究发展的关键程序之一。本研究利用Stacking模型将随机森林、支持向量机、极限树、极端梯度提升和神经网络五个分类器融合为一个异质集成分类器,并利用基于问题转换思想的多二分类模型将该分类器应用于学术论文多标签分类。根据学术论文的特点,依次实现了与之配套的论文特征提取模块、TF-IDF加权模块、数据预处理模块,最终构建成一个面向学术论文的多标签分类系统。仿真实验验证了本研究构建的学术论文多标签分类系统在处理学术论文多标签分类问题时,较传统的单模型分类器或同质集成模型分类器在泛化能力、稳定性与准确率方面都有一定程度的提升。图9。参考文献21。

基于互补集成经验模态分解和Stacking融合的短期风速组合预测模型

针对风电场短期风速预测准确度不高的问题,提出一种基于互补集成经验模态分解和Stacking融合的短期风速组合预测模型。首先,为突出短期风速的局部特征并降低建模难度,通过互补集成经验模态分解算法将短期风速分解为若干个稳定分量。然后,利用信息熵和近似熵来判定各分量的复杂度,高复杂度分量选择最小二乘支持向量机、低复杂度分量选择随机配置网络作为对应的预测模型。利用Stacking算法对每个模型的预测值进行融合,使预测精度得到提升。最后,通过一组实际的短期风速数据作为研究对象,将提出的预测模型应用于其预测。对比结果表明,所提预测模型可提高短期风速的预测精度。

基于VMD-Stacking集成学习的新能源发电功率预测模型

在“双碳”背景下,新能源发电功率的准确预测对于电力系统的平稳运行至关重要。提出了一种自适应性的VMD-Stacking集成模型,以解决数据集变化时传统学习模型预测精度不高的问题。利用皮尔逊相关系数选择与发电功率强相关的气象特征,通过变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)将功率数据分解为多个模态分量,由此构成新的数据集。运用贝叶斯优化算法调整超参数,综合评判随机森林等8种学习模型的评价指标,自适应选出预测性能最优的3种模型作为基学习器,并选用稳定性和泛化能力相对较强的线性回归(Linear Regression)作为元学习器,建立Stacking融合模型。对各分量的预测值叠加,得到最终预测结果。以某新能源场站为例,对风、光电站的发电功率进行预测。算例验证结果表明,该模型在面对不同数据集时,体现出较强的适应性,预测性能也得到显著的提升。

基于Stacking融合的LSTM-SA-RBF短期负荷预测

为了解决单个神经网络预测的局限性和时间序列的波动性,提出了一种奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)和Stacking框架相结合的短期负荷预测方法。利用随机森林筛选出与历史负荷相关性强烈的特征因素,采用SSA为负荷数据降噪,简化模型计算过程;基于Stacking框架,结合长短期记忆(long and short-term memory,LSTM)-自注意力机制(self-attention mechanism,SA)、径向基(radial base functions,RBF)神经网络和线性回归方法集成新的组合模型,同时利用交叉验证方法避免模型过拟合;选取PJM和澳大利亚电力负荷数据集进行验证。仿真结果表明,与其他模型比较,所提模型预测精度高。

基于Stacking的套损预测方法研究

根据油气生产过程中的套管损坏影响因素众多、数据复杂等特点,通过数据预处理、随机森林重要性分析等技术对现场数据进行分析与整合,采用特征工程的方法处理缺失值并选取特征参数。针对传统机器学习模型对套损预测不佳的问题,提出采用双层Stacking模式集成学习预测模型;该模型采用随机森林、支持向量机、梯度提升决策树和K近邻算法为基模型,逻辑回归为元模型,以此构建泛化能力更强的套损预测模型。结果表明,该模型较于单一的机器学习模型准确率与F1值均有提升,该模型最终的准确率达到89.21%。

Stacking多模型融合优化高校图书采购预测的研究

提出了一种基于Stacking多模型融合的图书采购预测模型,旨在提升高校图书采购预测的准确性和可靠性。传统的单一预测模型难以较好地应对高校图书采购中的诸多复杂因素。采用Stacking方法,构建了一个次级模型,能够有效整合不同基础模型的预测结果,并通过交叉验证来选择最佳的Stacking模型,以确保模型的稳定性和泛化能力。实验结果表明,Stacking多模型融合方法显著提升了高校图书采购预测的准确性和鲁棒性。这为高校图书采购管理提供了一种有效的决策工具,有望改善资源分配,降低不必要的成本,并提高管理决策的科学性。

基于Stacking集成学习的远程资源传输负荷预测

传统电网远程资源传输负荷预测方法忽略了对资源的集成训练,导致电网负荷预测结果与实际值偏差较大。为此,提出基于Stacking集成学习的远程资源传输负荷预测方法。构建Stacking集成学习模型,同时通过长短时记忆网络构建Stacking-LSTM网络混合模型,利用时间滑动窗口构建影响因素数据特征图,并将其输入网络混合模型,利用Stacking基础学习训练层实现训练,并将训练结果输入LSTM网络层,完成电网远程资源传输负荷预测。实验结果表明:该方法的网络收敛速度较快,获取特征的贡献度较高,且负荷预测结果接近实际值,可以较好地跟踪负荷变化情况。

基于钻进参数实时预测土体力学性质的Stacking集成模型

岩土体物理力学参数对工程勘察、设计、施工等作业不可或缺,但常规取样试验或原位检测均存在明显的精度误差。据此本文提出基于勘察钻探的实时钻进参数,建立基于机器学习的随钻土体物理力学参数模型。通过采集位于珠海市国家高新技术产业开发区内20 m勘探孔的真实数据,将EP-200G型钻机实时随钻采集的钻压、扭矩和三轴振动作为输入数据,将全孔土体粘聚力、内摩擦角、含水量与弹性模量试验数据作为输出。基于建模数据分析,证明使用单算法的3类机器学习模型(支持向量机、神经网络和决策树)的预测精度最高仅为0.78,而基于Stacking理念的集成模型可将预测精度提升至最高0.98。结合该模型,进行了随钻参数与土体参数间的敏感性分析,证实当不同土体参数发生变化时,不同随钻参数会发生明显变化,证明了随钻参数预测土体参数的可靠性与适用性。

坝基灌浆量预测ISSA-Stacking集成学习代理模型研究

灌浆量预测对坝基灌浆施工具有重要意义.由于灌浆工程隐蔽且复杂,传统方法难以实现准确高效的灌浆量预测.代理模型是一种能够建立影响因素与响应值之间近似关系的快速求解方法,然而单一代理模型的预测稳定性和准确性较低,组合代理模型仅将单一模型结果进行加权平均,预测精度仍有待提高.为解决上述问题,本文提出一种ISSA-Stacking集成学习代理模型新方法用于灌浆量预测研究.首先,针对灌浆量预测具有数据量小、影响因素与灌浆量之间非线性关系复杂且预测不确定性较大等特性,基于Stacking集成学习策略,选取在小样本预测中表现优越的支持向量回归(SVR)、具有良好非线性拟合能力的BP神经网络(BPNN)和预测泛化性能及稳定性高的随机森林(RF)等算法作为基学习器,采用自适应学习和不确定性处理能力强的自适应神经模糊推理系统(ANFIS)作为元学习器以集成上述机器学习算法的优势,构建具有更优预测性能和泛化能力的Stacking集成学习方法作为代理模型;其次,为进一步提高模型预测精度,采用混沌理论和Lévy飞行策略改进的麻雀搜索算法(ISSA)对集成学习代理模型进行参数同步优化;最后,将所提ISSA-Stacking集成学习代理模型应用于某实际灌浆工程的灌浆量预测并与其他方法进行对比分析.结果表明,所提方法具有较高的预测精度,绝对平均误差仅为0.21 m^(3);与组合代理模型及单一代理模型(SVR、BPNN和RF)相比,平均精度分别提高24.34%、30.84%、32.68%和26.56%,为灌浆量预测提供了一种新思路.

基于Stacking集成学习模型的苹果树逐日蒸散量模拟研究

为准确模拟苹果树逐日蒸散量,以支持向量机(SVM)、多层感知机(MLP)、随机森林(RF)和梯度提升决策树(GBDT)为初级学习器,以多元线性回归(MLR)为次级学习器,基于Stacking策略建立集成学习模型(LSM),将LSM模型的模拟精度与MLR、SVM、MLP、RF、GBDT模型的模拟精度进行对比。结果表明,影响苹果树蒸散量的主要因子为日平均太阳辐射、相对湿度、风速、温度和日序数,最大互信息值分别为0.97、0.72、0.63、0.62、0.60,表层土壤温度及土壤含水率对蒸散量的影响较小。相比于MLR、SVM、MLP、RF、GBDT模型,LSM模型的模拟精度最高,MLR模型的模拟精度最低;使用日平均太阳辐射、相对湿度、风速、温度及日序数5个特征参数在准确模拟苹果树蒸散量的同时,还能降低特征的获取成本。研究结果可为苹果树逐日蒸散量的精准模拟提供有效方法。