基于贝叶斯优化支持向量回归的流线型箱梁颤振气动外形优化方法

为解决风洞试验耗时费力和计算流体动力学(CFD)计算量大的问题,提出了一套新型流线型箱梁断面颤振性能气动外形优化方法.以风嘴参数为设计变量,利用CFD获取断面三分力系数,以准定常理论估算的颤振临界风速为优化目标.根据贝叶斯优化支持向量回归构建代理模型,利用混合加点法更新模型,通过寻优算法确定最优断面.以虎门大桥为例,得到桥梁在可行域内颤振性能最佳的断面方案.结果表明,风嘴升高,颤振临界风速先增后减,相对高度为0.6时整体性能较优,相对高度为0.7时可获得最优断面.底板宽增加,颤振性能显著降低,下斜腹板倾角为14°~16°时颤振性能最优.断面优化后桥梁颤振临界风速相比原始断面提升约31%.

湖南高速公路基础设施碳排放峰值支持向量回归预测模型

本文选取湖南省的人口数、人均GDP、基础设施固定资产投资、单位产值能耗比和单位能耗碳排放量作为高速公路基础设施的碳排放影响因素,选用湖南省2003—2021年相关数据并采用支持向量回归(SVR)机器学习法,建立了湖南省高速公路基础设施碳排放预测模型,预测在基准、低碳和超低碳情景下的碳排放数据。结果表明:训练样本交叉验证均方误差为0.007011,模型的预测值和真实值的拟合回归效果良好,训练集和测试集的相关系数分别为0.9869和0.9870,即模型具有良好的学习和推广能力。本文识别了碳排放的影响因素,预测了未来碳排放趋势,对交通基础设施碳减排行动具有一定的参考意义。

基于改进支持向量回归的空战飞行动作识别

针对空战中飞机的飞行动作愈发复杂导致识别准确率低的问题,提出了改进支持向量回归的空战飞行动作识别方法,该方法采用高斯核函数作为线性核函数,利用混沌初始化和反向学习策略改进麻雀搜索算法,利用改进后的麻雀算法优化支持向量回归算法,具体表现为对支持向量回归算法中高斯核函数的参数进行优化,通过优化后的支持向量回归算法进行飞机动作识别。采用了五种基本的飞行动作和几种复杂的飞行动作验证该方法的识别准确率。仿真表明,优化后的支持向量回归算法与传统的支持向量回归算法、模糊支持向量机算法、传统聚类算法、神经网络算法相比,对基本飞行动作的平均识别率至少提升了2.2%,对复杂飞行动作的平均识别率至少提升了3.7%。

基于改进灰狼优化与支持向量回归的滑坡位移预测

针对滑坡位移难以预测、影响因素难以选择等问题,提出一种结合了二次移动平均(DMA)法、变分模态分解(VMD)、改进灰狼优化(IGWO)算法与支持向量回归(SVR)的模型进行滑坡位移预测。首先,利用DMA提取滑坡位移趋势项和周期项,采用多项式拟合对趋势项进行预测;其次,对滑坡周期项的影响因素进行分类,采用VMD对原始影响因子序列进行分解获得最优序列;再次,提出一种结合SVR与基于改进Circle多策略的灰狼优化算法CTGWO-SVR(Circle Tactics Grey Wolf Optimizer with SVR)对滑坡周期项进行预测;最后采用时间序列加法模型求出累计位移预测序列,并采用灰色预测的后验证差校验和小概率误差对模型进行评价。实验结果表明,与GA-SVR和GWO-SVR模型相比,CTGWO-SVR的预测精度更高,拟合度达到0.979,均方根误差分别减小了51.47%与59.25%,预测精度等级为一级,可满足滑坡预测的实时性和准确性要求。

基于主成分分析的果蝇算法优化支持向量机回归的红枣产量预测

随着大数据技术和人工智能的快速发展,针对当前红枣产量预测模型精度低、模型优化时间过长等问题,以山西省1993—2020年的红枣产量及17个维度的因素作为基础数据,提出一种基于主成分分析的果蝇算法优化支持向量机回归(principal component analysis-fruit fly optimization algorithm-support vector regression,PCA-FOA-SVR)的红枣产量预测模型。首先利用主成分分析(principal component analysis,PCA)对数据进行降维处理,以5维的指标作为输入变量,产量作为输出变量;其次以支持向量机回归(support vector regression,SVR)为基础模型,利用果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA)对SVR参数惩罚因子c和核函数参数g进行寻优,构建PCA-FOA-SVR模型。对试验结果进行验证。发现PCA-FOA-SVR的均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)、决定系数R 2分别为3.11、3.01、0.96,SVR的各指标分别为5.33、4.07、0.9,分别提高了41.7%、26%、6.7%,最后通过GM(1,1)对各维度的数据进行预测,利用PCA-FOA-SVR模型对未来10年山西省红枣产量进行预测,结果显示在2025年红枣产量会达到一个峰值,对后续相关研究提供了一定的科学依据。

基于Logistic回归和支持向量机的早发性结直肠癌风险预测模型

目的:通过Logis tic回归和支持向量机(SVM)探究早发性结直肠癌(EOCRC)和晚发性结直肠癌(LOCRC)的危险因素,建立针对不同年龄段人群的风险预测模型并比较预测效果。方法:选择2012—2022年诊断为结直肠癌患者,记录人口学特征、临床表现、既往史、家族史、生活方式、体格检查、实验室检查及病理诊断,分别建立风险预测模型,比较两模型的ROC曲线下面积(AUROC)、准确率、精确率、召回率、F1分数。结果:综合两模型结果,EOCRC风险与出现消化道出血、腹胀腹痛、大便习惯改变等临床表现、体重减轻、肿瘤标志物升高具有较强的正相关性,与婚姻状况、阑尾切除史、糖尿病史、血脂异常病史、结直肠癌家族史也存在较弱的正相关;LOCRC风险与婚姻状况、出现临床表现、体重减轻、血脂异常、肿瘤标志物升高具有较强的正相关性,与年龄、吸烟、阑尾切除史、结直肠癌家族史也存在一定的正相关性。两模型的AUROC、准确率、F1分数相差不大,但Logistic回归模型的精确率更高而SVM模型的召回率更高。结论:EOCRC和LOCRC的危险因素不完全相同,婚姻状况、吸烟、血脂异常、肿瘤家族史在EOCRC中的贡献低于在LOCRC中的贡献。相较Logistic回归,SVM能发现更多的结直肠癌危险因素,能尽可能多的找出结直肠癌的可能患者。

基于逻辑回归和支持向量机耦合模型的滑坡易发性分析

滑坡灾害的发生具有累进性,进行滑坡易发性评价是防灾减灾的前提。以四川省旺苍县为例,使用频率比法判断12个滑坡影响因子的各分级区间滑坡敏感性,经波段集统计确定11个滑坡影响因子作为滑坡易发性评价因子,通过建立逻辑回归-支持向量机(logistic regression-support vector machine,LR-SVM)耦合模型,搭建滑坡易发性评价体系,完成旺苍县滑坡易发性评价并进行模型精度比较。研究结果表明:逻辑回归-支持向量机耦合模型的评价指标结果均优于逻辑回归模型,易发性分区结果更合理,预测精度更高;在低易发区选取非滑坡点为提高滑坡易发性评价性能作用明显;研究区内道路、高程和NDVI对滑坡发育的敏感性较强;高易发区主要分布于低海拔的水系和道路两侧。

交叉分段差分进化支持向量回归的气体超声流量计测量方法

为了进一步提高全量程气体超声流量计的测量精度,基于多通道声波到时和实时温度,提出了一种交叉分段差分进化支持向量回归(DE-SVR)模型。考虑到气体在不同流量条件下的流体状态不同,提出了交叉分段处理的方法,采用差分进化算法优化选取支持向量回归参数。实验结果表明,对于16∼1600 m3/h全量程,交叉分段DE-SVR和传统积分方法计算气体流量的平均相对误差分别为0.00447和0.02781,前者较后者降低了83.93%;对于16∼160 m3/h小流量,交叉分段DE-SVR和无分段DE-SVR算法计算结果平均相对误差分别为0.00436和0.03214,前者较后者降低了86.43%。该方法有效避免了声道长度、探头角度以及管道直径等参数不确定性对流量计算的影响,为全量程气体流量的高精度测量提供了保障。

基于支持向量回归数据驱动的配电网潮流回归

随着大量分布式电源接入配电网,配电网潮流分布由原来的单向流动转为双向流动,配电网潮流分布不均、电压越限等问题频现,研究适用于主动配电网的潮流计算更为重要.由于中低压配电网电气参数往往收集不到,量测系统也不如输电网完备,开关动作导致的拓扑变化难以实时反映到监控系统.实践中难以将基于导纳矩阵的输电网潮流方法应用到中低压配电网中.鉴于此,本文提出一种数据驱动的潮流线性回归模型,以实现不依赖于配电网物理模型的潮流计算与分析.首先建立不同类型的母线已知量与未知量的映射关系;其次,进一步推导该模型母线类型变换的更新方式;然后构建基于支持向量回归(support vector regression,SVR)的潮流回归模型,通过嵌入高斯核函数以及对样本进行聚类更好地拟合潮流的非线性;最后,在多个IEEE标准系统和改进的IEEE33节点系统仿真验证了所提方法的有效性.

基于改进支持向量回归模型的高校学生成绩预测研究

为提高学生成绩预测的准确性,考虑到学生学习行为特征数据的高维和非线性特征,提出了一种基于改进支持向量回归模型的高校学生成绩预测。对支持向量回归(SVR)模型的核函数进行了改进;设计了变邻域搜索算法(VNS)对改进支持向量回归模型的参数进行了优化;将上述方法应用于某高校学生数学成绩数据,并与原始SVR和基于其他智能优化方法的SVR进行了对比,验证了所提方法的有效性。

基于变分模态分解-布谷鸟搜索-支持向量回归的变压器油中溶解气体浓度预测方法

针对电力变压器油中溶解气体浓度预测过程中存在的时间序列内部复杂和预测困难等问题,研究了时间序列分解预测重构方式,提出变分模态分解,结合布谷鸟搜索-支持向量回归组合预测方法。首先采用VMD将原始溶解气体浓度分解成为一组平稳的模态分量,降低了预测的复杂度。之后利用预测性能较好的SVR对各个模态分量分别进行预测。最后使用CS开展全局搜索对SVR参数进行优化选取,将得到的溶解气体浓度预测结果进行叠加重构。通过对油中溶解气体中H_(2)的仿真实验,得到VMD-CS-SVR组合模型预测结果的均方根误差为0.124μL/L,平均绝对百分比误差为1.19%,有效提升了预测精度。通过对CO和C 2H 4建模预测,进一步验证了本文所提模型的有效性。

基于支持向量回归和分位数的雷达K分布海杂波形状参数估计方法

针对传统的雷达K分布海杂波形状参数估计方法在异常样本存在情况下估计精度严重下降的问题,该文提出一种基于支持向量回归(SVR)和样本分位数比值的K分布海杂波形状参数估计方法。首先给定K分布杂波参数和分位数位置的值,根据K分布的累积分布函数计算样本分位数比值及其对数,然后建立以样本分位数比值对数为输入、待估计形状参数为输出的SVR模型,通过交叉验证确定SVR模型的超参数,最后训练SVR模型实现对K分布海杂波形状参数的稳健精确估计。仿真和实测雷达数据表明,所提方法的估计误差低于基于矩的估计方法的估计误差,并且与基于分位数的估计方法具有相近估计性能。此外,相比已有基于分位数的方法,所提方法的超参数容易确定,并且不依赖于查表。

基于遗传算法优化支持向量回归的电池SOH预测

针对实车运行过程中电池当前可用容量难获取、电池健康状态评估不准确的问题,提出利用车辆的停车充电片段数据,通过箱型图及卡尔曼滤波算法对安时积分法计算所得的电池容量进行修正,构建支持向量回归模型用于电池衰减预测,通过皮尔森相关性分析确定有效的模型输入参数,结合遗传算法优化模型参数。结果表明:优化后模型的拟合优度可达88%,相较于优化前提高了12%,可以实现电池健康状态的准确预测。

基于灰狼优化支持向量机回归与SHAP值的锡冶炼能耗预测

锡冶炼过程综合能源消耗占整个锡生产过程90%,存在很大节能潜力。针对锡冶炼过程综合能耗机理模型难以建立、导致预测准确度不高的问题,提出灰狼优化的支持向量机回归(GWO-SVR)模型用于锡冶炼过程综合能耗的预测,并以某锡冶炼厂为例,将所提模型与SVR、RF(随机森林)、BP(反向传播神经网络)、LR(线性回归)模型进行比较。结果表明,GWO-SVR模型可获得最理想的预测结果,在预测精度上相比于其他机器学习算法有着巨大优势。此外,使用SHAP值从全局解释和单样本解释两个方面解释所建立的GWO-SVR模型,可视化特征对输出的贡献,增加了GWO-SVR的可解释性,并以此制定可靠的节能策略。

一种基于支持向量机回归的制氧系统寿命预估方法

随着我国老龄化程度的加深及后疫情时代大背景下国内医疗系统市场规模的不断扩大,制氧系统行业的发展进入快速扩容阶段。同时,制氧系统突发故障对吸氧人群生命与心理造成不可逆损伤的问题接踵而至。制氧行业迫切需要一种针对制氧系统寿命的预估方法,以解决制氧系统突发故障影响吸氧人群生命与财产安全的问题。该研究提出一种基于支持向量机回归(SVR)的制氧系统寿命预估方法。首先,基于SVR原理建立一种寿命预估模型,通过对某制氧系统3500h的氧浓度监测数据进行SVR训练,得到制氧系统的寿命预估模型。然后,规律选取300组氧浓度数据分别进行训练集预测和预测集预测,结果显示,该预测模型的准确性较高,且模型对预测集样本的预测结果与氧浓度监测的真实值基本保持一致。最后,对该制氧系统的吸附塔进行拆机验证,发现分子筛确有失效现象,经实际测量失效程度为6%,表明该模型可应用于制氧系统的寿命预估,并取得了良好的结果。因此,基于SVR的制氧系统寿命预估方法可以准确、有效地预估制氧系统的使用寿命,避免其突发故障,同时也为后续制氧系统的寿命预估方法提供了思路。

基于支持向量回归的发电机温度预测方法

发电机运行参数能够反映发电机的运行状态,不同的性能参数所包含的发电机状态信息量不同。由于发电机工作状态环境复杂,发电机的某一类故障特征可能导致多种参数出现异常,进而使得监测参数之间呈现出非线性映射。文章提出了一种基于支持向量回归的发电机温度预测方法,可以有效识别机组异常状态,保障了机组的安全可靠运行。

支持向量机回归算法的唐山市降水量空间插值研究

针对传统插值方法在处理小样本和非线性问题上的不足,运用支持向量机回归(SVR)算法对唐山市降水量进行空间插值研究,提出了SVR算法的解决方案,以提高降水预测的准确性。通过收集2020年唐山市32个气象站点观测数据,提取经度、纬度、经纬度乘积、海拔、坡度、坡向和GPM等参数作为特征变量,并利用SVR算法建立降水量空间插值模型。研究结果表明,SVR在解决小样本和非线性问题上具有显著优势,能够有效分析多维变量对降水量分布的影响;验证显示其插值精度R2为0.79, MAE和RMSE分别为33.57mm、39.29mm,该精度在可接受范围内。通过SVR插值法生成精确的降水量分布式信息,可为唐山市旱涝减灾、水资源利用及生态保护提供科学数据支持。

基于优化支持向量回归的工业互联网安全态势预测方法

作为支撑智能制造等的新型工业基础设施,工业互联网的安全态势预测是一个关键性需求和应用新挑战.本文提出一种基于优化支持向量回归的工业互联网安全态势预测方法,即利用差分进化算法和自适应参数调整策略克服灰狼优化算法计算速度慢、优化精度低的缺点;再利用改进的灰狼优化算法优化支持向量回归参数;最后,利用最优化参数组合建立支持向量回归预测模型,实现工业互联网环境下的安全态势预测.仿真实验结果表明,在容许偏差为0.05或0.1时,本文方法的预测准确率分别为90%和100%,预测结果的绝对误差均小于0.07,相比于对比方法有更高的预测准确率和预测精度.

孪生支持向量回归机研究进展

孪生支持向量回归机(Twin Support Vector Regression,TSVR or TWSVR)是一种基于统计学习理论的回归算法,它以结构风险最小化原理为理论基础,通过适当地选择函数子集及该子集中的判别函数,使学习机的实际风险达到最小,保证了在有限训练样本上得到的小误差分类器对独立测试集的测试误差仍然较小.孪生支持向量回归机通过将线性不可分样本映射到高维特征空间,使得映射后的样本在该高维特征空间内线性可分,保证了其具有较好的泛化性能.孪生支持向量回归机的算法思想基于孪生支持向量机(Twin Support Vector Machine,TWSVM),几何意义是使所有样本点尽可能地处于两条回归超平面的上(下)不敏感边界之间,最终的回归结果由两个超平面的回归值取平均得到.孪生支持向量回归机需求解两个规模较小的二次规划问题(Quadratic Programming Problems,QPPs)便可得到两条具有较小拟合误差的回归超平面,训练时间和拟合精度都高于传统的支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR),且其QPPs的对偶问题存在全局最优解,避免了容易陷入局部最优的问题,故孪生支持向量回归机已成为机器学习的热门领域之一.但孪生支持向量回归机作为机器学习领域的一个较新的理论,其数学模型与算法思想都尚不成熟,在泛化性能、求解速度、矩阵稀疏性、参数选取、对偶问题等方面仍存在进一步改进的空间.本文首先给出了两种孪生支持向量回归机的数学模型与几何意义,然后将孪生支持向量回归机的几个常见的改进策略归纳如下.(1)加权孪生支持向量回归机由于孪生支持向量回归机中每个训练样本受到的惩罚是相同的,但每个样本对超平面的影响不同,尤其是噪声和离群值会使算法性能降低,并且在不同位置的训练样本应给予不同的处罚更为合理,因此考虑在孪生支持向量回归机的每个QPP中引入一个加权系数,给予不同位置的训练样本不同程度的惩罚.(2)拉格朗日孪生支持向量回归机由于孪生支持向量回归机的对偶问题中半正定矩阵的逆矩阵可能不存在,若存在,则对偶问题不是严格凸函数,可能存在多个解,因此考虑使用松弛变量的2范数代替原有的1范数,使对偶问题更简单,易于求解.(3)最小二乘孪生支持向量回归机由于孪生支持向量回归机的求解需要在对偶空间进行,得到的解为近似解,考虑通过最小二乘法将原问题的不等式约束转化为等式约束,使得原问题可以在原空间内求解,在很大程度上降低计算时间,提高泛化性能,且不损失精度.(4)v-孪生支持向量回归机通过引入一组参数v1与v2自动调节ε1与ε2的值以控制训练样本的特定部分对两条回归超平面所能造成的最大误差,从而自适应给定数据的结构,提高孪生支持向量回归机的拟合精度.(5)ε-孪生支持向量回归机在孪生支持向量回归机的原问题中引入正则化项以达到结构风险最小化的目的,使对偶问题转化为稳定的正定二次规划问题,并通过SOR求解对偶问题,加快训练速度.(6)孪生参数不敏感支持向量回归机克服参数的选取对孪生支持向量回归机超平面构造的影响,使算法非常适合于存在异方差噪声数据的数据集,训练速度和泛化性能也有提升.本文同时对以上算法的数学模型、改进算法及应用进行了系统地分析与总结,给出了以上算法在9个UCI基准数据集上的回归性能与计算时间,并在模型结构层面逐一分析每个算法的表现与耗时的根本原因.对于其他不便于归类的孪生支持向量回归机改进算法及应用,本文也对其作逐一总结.整体来看,最小二乘孪生支持向量回归机在性能和计算时间方面表现最佳,拉格朗日孪生支持向量回归机、v-孪生支持向量回归机的性能并列次优且计算时间接近,加权孪生支持向量回归机、ε-孪生支持向量回归机和孪生参数不敏感支持向量回归机的性能不理想,但计算时间接近.本文旨在使读者对孪生支持向量回归机的不同改进算法之间的异同点与优缺点产生更深刻的理解与认识,从而将更多优秀的改进策略应用于孪生支持向量回归机,最终为进一步提高孪生支持向量回归机的性能以及扩展孪生支持向量回归机的应用范围提供较为清晰的思路.

基于优化支持向量回归算法的锂离子电池可用容量估计

为了解决当前基于数据驱动的锂离子电池可用容量估计算法存在的老化特征提取不准确、可用容量衰退趋势跟踪精度低以及模型参数寻优耗时长等问题,本工作探究了一种基于优化支持向量机回归算法,用来对锂离子电池的可用容量进行准确估算。首先,通过分析锂电池老化数据,提取了电池容量增量曲线峰值以及峰值对应电压作为表征电池老化状态的特征因子,通过皮尔逊相关系数分析了特征因子的合理性;随后,选用麻雀优化算法完成支持向量机回归算法的核函数参数寻优,并基于优化后的支持向量机回归模型实现了电池可用容量的准确估计;最后通过对比不同核参数寻优算法验证了麻雀优化算法在参数寻优方面的先进性,并通过与传统支持向量机、高斯过程回归、长短期记忆网络等算法估计可用容量对比,验证了模型的精确性。结果表明:本工作建立的优化支持向量回归模型,能够有效追踪锂离子电池的衰退轨迹,实现对电池可用容量的准确估计,并且在不同电池上取得了较好的估算结果,可用容量最大估计误差低于2%。