一种基于支持向量机的非参数双响应曲面法

现有非参数双响应曲面法只注重提高模型的拟合性能而忽视提高泛化性能,对于复杂工业过程的质量优化和稳健设计应用效果不佳．为此提出了一种新的非参数双响应曲面法．首先采用均匀空间网格形式取样,然后利用支持向量机来拟合过程的均值和方差响应,并且通过比较不同拟合模型的泛化误差上界来优化支持向量机的参数．与基于核函数和基于人工神经网络的非参数双响应曲面法对比结果表明：实验设计方式相同时,该方法的平均泛化误差分别降低了31．0%和51．8%；而泛化误差相近时,平均样本量分别降低了35．0%和48．6%；对不同取样方法的泛化性能研究表明,在没有先验知识时,均匀空间网格是一种可接受的实验设计方式．由此说明了该方法的适用性与优越性．

应用双响应曲面法优化乳酸菌发酵桑椹汁的生产工艺条件

用乳酸菌发酵制备的桑椹汁是营养丰富的保健食品。为了提高发酵桑椹汁的生产水平和产品品质,以乳酸产量为考核指标,采用基于均值和方差的双响应曲面法对乳酸菌发酵生产桑椹汁工艺中的乳酸菌接种量、发酵时间、发酵温度3个主要条件进行优化试验。结果显示通过双响应曲面法优化的工艺条件稳定性好,最终确定桑椹汁发酵工艺条件为发酵时间6.85 d、发酵温度35℃、乳酸菌接种量3.13%(体积分数),预测乳酸产量均值为9.636 g/L,方差为0.212 8。对该工艺条件的验证结果为乳酸产量均值9.634 g/L,方差0.215 1,绝对误差<1%,其发酵生产效率达到较高水平。在此发酵工艺条件下制备的发酵桑椹汁中,葡萄糖及果糖含量较桑椹原汁分别减少82%和61%,主要糖分转化成为乳酸,使其成为更有益于人体健康的食品。

基于双响应曲面法的压实质量连续检测参数稳健性设计

压实质量连续检测参数稳健性设计旨在选择可控因素的最优组合来降低压实质量连续检测过程对噪声因素的敏感性,有效提高量测精度。本文基于双响应曲面法,结合满意度函数,以CMV均值和方差为优化目标建立二阶多项式模型;采用Box-Behnken设计方法,在沪昆高速铁路芷江试验段进行以振动频率、碾压速度和振幅为可控因素的压实质量连续检测试验。结果表明,以上3个因素对压实质量连续检测参数稳定性的影响程度由大到小依次为振动频率、振幅、碾压速度。根据满意度函数模型得到振动压路机连续检测工艺参数最优组合:振动频率28.0Hz,碾压速度4.0km/h,振幅1.10mm。现场试验验证了振动压路机连续检测工艺参数最优组合的适用性和准确性。

双响应曲面法优化菠萝蜜最少加工产品保鲜工艺研究

以海南干苞菠萝蜜为研究对象,在预实验和单因素实验的基础上,采用Box-Behnken双响应曲面法对实验进行设计,对菠萝蜜最少加工产品保鲜工艺条件进行研究,并在最优条件下进行验证实验。结果表明:影响菠萝蜜最少加工产品保鲜期的因素大小顺序为:漂烫温度、漂烫时间、气调比例、壳聚糖浓度,响应面最佳提取工艺:漂烫温度60℃、漂烫时间40 s、气调比例5%O_2+15%CO_2+80%N_2、壳聚糖浓度0.75%,菠萝蜜最少加工产品保鲜期最长为18 d,验证实验与理论设计一致。表明该工艺对菠萝蜜最少加工产品保鲜效果显著,为菠萝蜜最少加工产品流入市场提供了实验依据。

双响应曲面方法在改进产品设计中的应用研究

以天津市某橡胶公司轮胎产品设计为对象 ,采用双响应曲面方法对轮胎生产过程中的一个重要质量特征 (胶料硬度 )进行了优化 ,并根据双响应曲面方法设计了试验设计软件 ,试验设计结果找到了达到胶料硬度目标并减少硬度变异的配比条件 .

基于主成分分析的函数型产品质量特性的优化方法研究

针对质量特性为轮廓(Profile)的输出响应的优化问题展开研究,提出一种基于主成分分析的双响应曲面法和满意度函数相结合的函数响应优化方法。将Profile的每个观测点看成一个独立响应,将Profile问题转化为多响应问题。求得多个观测点的均值和方差的满意度函数值,通过主成分分析法,将多个观测点的均值和方差的满意度函数值转化为主成分综合得分,并将这两者的加权和作为最终的优化指标。本文所提方法可以有效解决观测点之间存在的相关性的问题,并且优化过程同时考虑到每个观测点响应的均值和方差影响。实例证明,该方法简单易行,优化结果满意。

基于主成分分析的多响应稳健性优化方法研究

将主成分分析法与双响应曲面法相结合,提出了一种同时优化响应均值和标准差的多响应优化方法。通过主成分分析,将多个响应的位置和散布特性值转化为主成分综合得分,并以二者的加权和作为优化指标,克服了传统的多响应优化方法只考虑响应均值的不足,将响应的标准差也纳入优化范畴,实现优化的稳健性。实例表明,该方法充分考虑了响应标准差对优化结果的影响,优化结果得到一定改善。

基于支持向量机的稳健性参数设计与实现

双响应曲面法(DRSM)是实现稳健性参数设计(RPD)的主要实现方法,但是当过程较为复杂时,DRSM多项式模型的拟合性通常较差。文章提出一种基于支持向量机(SVM)的RPD实现方法。首先采用乘积表获取样本数据,然后利用SVM直接拟合质量特性均值与方差的均方误差(MSE),最后,以最小化MSE作为目标,利用梯度下降法进行参数优化。对叶形弹簧RPD的算例研究表明,所提方法拥有良好的拟合性与预测性,对于复杂的MSE响应曲面的重现能力较强,并且可以得到多个可行解。说明了方法的有效性与优越性。

叶形板簧加工工艺的稳健性参数设计研究

针对叶形板簧加工在流程工艺及噪声因素共同作用下出现的成型不确定及质量低劣的现状,提出采用稳健性参数设计的方法对叶形板簧的加工过程进行参数控制以达到质量控制的目的。以叶形板簧的自由高度作为优化目标,加热温度、加热时间、传送时间、成型时间为可控因子,淬火油温度为噪声因子,分别采用田口方法和双响应曲面法确定了叶形板簧加工工艺的稳健性参数;并在此基础上对这两种常用的稳健性设计方法从效率、理论依据以及优化结果三个方面进行对比,分析两种方法的有效性及其优缺点,以对产品过程质量控制的稳健设计提供借鉴。