采用混合策略联合优化的模糊C-均值聚类信息熵点云简化算法

针对传统聚类算法处理点云简化问题时精度低、耗时长且易丢失特征信息等问题,提出了一种基于动态精英自适应混合策略的鹈鹕算法(DEAMPOA)与加权熵法联合优化的模糊C-均值聚类(FCM)信息熵点云简化算法。采用动态自适应种群混合策略,同时融合了精英反向化思路,显著提升了鹈鹕优化算法(POA)的收敛趋势和全局寻优能力,提高了寻找FCM最优聚类中心的成功率;利用DEAMPOA结合加权熵法对FCM进行优化,提高鲁棒性的同时增强了搜索精度,得到较好的聚类结果;在8种UCI标准数据集上与4种算法对比进行聚类性能评估实验,验证了所提方法综合性能优越;将所提方法与信息熵融合,并应用在三维点云KITTI数据集简化中。实验结果表明:与包围框简化法、随机采样简化法和特征选择简化法对比,所提方法全局误差简化前后点集之间平均欧式距离(MED)指标分别降低了2.25%、6.93%、5.74%,点云简化效果最优且运行速度满足要求。

基于改进模糊C-均值聚类的陆上风电场集电线路回路划分与拓扑结构优化

【目的】在“双碳”目标以及我国能源结构加速转型的双重驱动下,风电产业规模不断快速增长,亟须降本增效以应对平价上网压力。集电线路的造价在投资中占比较大,存在可观的优化空间。为了降低投资成本,提出了一种改进模糊C-均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法。【方法】利用改进FCM聚类算法对陆上风电场集电线路回路进行划分。该算法综合考虑了方位角与欧式距离,以保障回路间线路不交叉,并使相邻机组聚集到同一回路;引入机位到聚类中心距离的修正因子,通过调节其数值限制回路容量。在回路划分的基础上,利用动态Prim算法对各回路进行集电线路优化选线。最后,通过某陆上风电场算例验证方法的有效性。【结果】与只考虑方位角的聚类方法相比,考虑方位角和间距的改进FCM算法优化效果更好,单回、双回连接对应的集电线路总造价分别降低了2.6%和5.4%。【结论】所提算法能够有效降低集电线路的总造价,具有一定的应用价值,可为风电场集电线路设计提供参考。

基于模糊C-均值聚类和支持向量机的大坝安全变形预警模型及应用

针对传统大坝安全变形预警模型预报精度不高的问题,提出了一种基于模糊C-均值聚类(FCM)与支持向量机(SVM)相结合的混合建模方法,该方法利用FCM算法将训练集划分为具有不同聚类中心的子集,运用SVM对每一类子集进行训练和建模,并针对FCM的聚类有效性问题,介绍了聚类数c和模糊加权指数m的参数自适应算法。将所提出的混合模型与标准支持向量机模型进行比较,可知本文模型的精度和泛化能力均得到了一定程度的提高。

条件随机场模型约束下的遥感影像模糊C-均值聚类算法

遥感影像具有丰富的空间相关信息,而传统的基于像元光谱的聚类算法并不能将空间信息融入聚类,聚类结果往往不好。针对这一问题,本文提出了一种条件随机场模型约束下的模糊C-均值聚类算法,通过邻域像元的分类先验信息对中心像元的类别进行约束从而提取空间相关信息,基于二阶条件随机场将光谱信息和空间相关信息同时融入聚类,并使用环形置信度迭代算法得到像元分类后验概率的全局最优推测。试验证明,本文算法能够有效地保持地物的形状特征,分类精度相比传统算法有所提高。

基于有源自回归模型与模糊C-均值聚类的挖掘机液压系统故障诊断

为了提高挖掘机的可靠性水平和智能化程度,提出了基于有源自回归(ARX)模型与模糊C-均值(FCM)聚类的挖掘机液压系统故障诊断方法。该方法将故障诊断分成故障特征提取和故障分类两个部分。在故障特征提取中,针对已知故障和测试故障分别建立ARX模型,提取ARX模型的自回归系数作为故障特征。在故障分类中,以FCM聚类作为故障分类器,将测试故障归入已知故障的某个分类中,判断系统的故障类型。仿真和实验结果表明,ARX模型与FCM聚类相结合的故障诊断方法能有效地应用于挖掘机液压系统。

基于熵调整模糊c-均值聚类的时频能量混合模型

本文提出了一种改进由时频不相交分量组成信号的双线性时频分布的分辨率和可读性的方法。用修正的Xie-Beni聚类有效性指标对熵调整模糊c-均值聚类算法进行拓展将模糊聚类与密度估计相结合,实现了信号时频分量的识别和建模;信号的时频能量混合模型给出了信号分量的数目及其在时频面上所占据的区域。这些信息可以用于分离信号分量,设计适合于每个分离分量的光滑核。仿真结果表明,对于由时频不相交分量组成的信号,本方法可以识别出其中的信号分量,并得到较优的时频分布。

基于模糊C-均值聚类算法的动态等值研究

近年来,随着特高压交直流输电线路的不断建立,需要准确地模拟交直流大电网故障期间的暂态特性已十分困难。电磁暂态仿真计算结果较为准确,但计算量太大,因此需要在计算前对被仿真网络进行动态等值。本文首先介绍了模糊C-均值聚类算法(FCM)及基于物理等效的动态等值计算方法;然后,提出了基于模糊C-均值聚类算法的动态等值计算方法及其流程图。最后,对某区域进行FCM机组分群,并进行动态等值计算,结果表明,采用基于FCM的动态等值方法,等值前后的动态特性基本一致,该方法具有良好的实用性。

基于模糊C-均值聚类法和粒子群优化算法的江西省无水港选址分析

从经济因素、交通因素、政治因素角度出发研究江西省11个市建立无水港的潜力,建立含9个评价指标的评价指标体系。给出了基于粒子群优化算法求解模糊目标C-均值聚类模型的求解步骤,然后将模糊C-均值聚类模型与粒子群优化算法相结合,建立江西省无水港选址的聚类模型,并进行求解,得到江西省无水港选址的3类聚类中心、以及江西省11个市归属3类聚类中心的录属度,进而将江西省11个市分为3类。从多经济重心联动发展视角,建议江西省近期应从第2类城市(九江、赣州、吉安、宜春、抚州、上饶)之中选址来建设无水港,从而推动江西省整体经济的发展;从区域平衡发展视角,建议应对第3类城市(景德镇、萍乡、新余、鹰潭)加大交通基础设施建设、大力发展物流产业等,促进地区经济的平衡。

局部切空间排列和改进模糊C-均值聚类的滚动轴承故障诊断模型

针对滚动轴承故障振动信号具有非平稳特征以及故障特征难以准确提取,提出一种局部切空间排列(LTSA)和改进模糊C-均值聚类的滚动轴承故障诊断模型。首先,基于滚动轴承振动信号分别在时域与频域提取特征参数构建高维特征矩阵,利用局部切空间排列非线性流形学习算法提取高维矩阵的低维故障特征向量;然后,利用改进模糊C-均值聚类算法构造多类故障分类器,实现滚动轴承不同故障类型的识别。经实验验证,该模型能够有效提取滚动轴承故障特征,并能够获得较高的故障诊断准确率。

基于粒子群优化算法的模糊C-均值聚类

利用粒子群优化(PSO)算法全局寻优、快速收敛的特点,结合模糊C-均值(FCM)算法提出一种新的模糊聚类算法.新算法用PSO算法代替了FCM算法的基于梯度下降的迭代过程,使算法具有很强的全局搜索能力,很大程度上避免了FCM算法易陷入局部极小的缺陷;同时也降低了FCM算法对初始值的敏感度.实验结果表明,与FCM相比本文算法聚类更为准确,效率更高.

基于模糊C-均值聚类的锅炉监控参数基准值建模

锅炉各监控参数基准值的确定是分析锅炉运行能耗偏差的基础。该文充分利用锅炉运行数据的关联特性,提出了一种基于模糊C-均值聚类算法实现多参量同步聚类以确定锅炉监控参数基准值的方法。该方法可以在实际运行数据中同步挖掘出某典型负荷邻域区间对应的排烟氧量、排烟温度和飞灰含碳量等监控参数基准值,从而达到改善锅炉运行性能的目标。在多参量同步聚类算法中,利用有效性函数优化模糊聚类数,提出运行模式支持度的相关概念及其样本支持判定的规则,并对类中心点处较小ε区域内样本进行无偏估计。实例分析结果表明:该方法能够在兼顾参数之间耦合关系的基础上,得到高效工况下对应的各基准值样本点,并建立相应的基准值模型。

基于人工鱼群算法和模糊C-均值聚类的洪水分类方法

为了克服模糊C-均值聚类(FCM)算法依赖初值的缺点,引入人工鱼群算法(AFS)建立一种新的聚类算法,应用于洪水分类研究。该算法将聚类中心看作食物源,通过样本抽样产生初始鱼群,利用人工鱼群算法能全局寻优和快速收敛的特点,得到一个较优的初始聚类结果,再使用FCM算法进行局部搜索,以避免因初值选取不当,而有可能陷入局部最小的缺陷。该方法应用于对西江流域洪水资料的分析结果表明,新算法具有比FCM算法更好的性能表现,使得到的分类结果更加准确合理。

基于改进半监督模糊C-均值聚类的发动机磨损故障诊断

为解决在少量油液样本条件下发动机磨损故障诊断难的问题,提出一种改进半监督模糊C-均值聚类算法(Improved semi-supervised fuzzy c-means clustering algorithm,ISS-FCM)。定义一种优化的目标函数,将无标签样本与训练样本间的平均距离度量考虑在内并赋予其一定权值,以引导聚类过程。为避免随机初始化划分矩阵使聚类结果陷入局部极值,利用训练样本对划分矩阵进行初始化。由于原始油液数据的聚类趋势不明显,不能有效描述发动机的磨损状态,利用自回归(Autoregression,AR)模型从油液光谱数据中提取出残差方差特征。结合某型履带车辆发动机台架试验,利用所提ISS-FCM算法对油液原子发射光谱测量数据进行分析,成功诊断出该发动机的拉缸和烧瓦故障。试验结果证明该方法在发动机磨损故障诊断领域的有效性。

模糊c-均值算法改进及其对卫星遥感数据聚类的对比

提出的改进的模糊c-均值聚类方法采用基于标准协方差矩阵的Mahalanobis距离,即椭球体聚类方法,这种聚类算法更接近遥感数据散点图的实际情况,从而可以显著提高聚类效果。对北京卫星ASTER数据的聚类分析实验表明,改进的模糊c-均值聚类方法的聚类效果要优于K-均值聚类方法和常规的模糊c-均值聚类方法。

基于粒子群优化的模糊C-均值聚类算法研究

针对用模糊C-均值聚类算法选择初始聚类中心敏感及模糊加权指数m对模糊C-均值聚类算法的聚类性能影响较大等问题,利用粒子群优化算法的全局寻优能力强及收敛速度较快的特点,结合模糊C-均值算法提出一种新的模糊聚类算法;采用了一种简单有效的粒子编码方法,将初始聚类中心和模糊加权指数m同时进行粒子群优化搜索,在得到最优适应度的同时,m也收敛到一个稳定的最优解,从而有效地解决了上述问题。算法在人工合成数据集和多个UCI数据集上都取得了较好的效果。

两阶段模糊c-均值聚类算法及其应用

针对模糊c-均值算法对初始值敏感、收敛结果易陷入局部极小值的缺点,提出了两阶段模糊c-均值聚类算法.首先通过恰当的贴近度(满足相似相近性)估计分类数,选取初始聚类中心;然后通过模糊c-均值算法进行聚类,最后对所得的聚类中心采用逻辑斯谛型的灰色模型进行预测.由于聚类中心具有统计特征,因此较好地克服了样本间的随机误差,灰色逻辑斯谛模型较好地克服了每个样本内误差.采用上述方法对全国30个省市农村居民年收入进行了分析和比较,得出了具有参考价值的结果.

模糊C-均值聚类算法的优化

针对传统模糊C-均值聚类算法(FCM算法)初始聚类中心选择的随机性和距离向量公式应用的局限性,提出一种基于密度和马氏距离优化的模糊C-均值聚类算法(Fuzzy C-Means Based on Mahalanobis and Density,FCMBMD算法)。该算法通过计算样本点的密度来确定初始聚类中心,避免了初始聚类中心随机选取而产生的聚类结果的不稳定;采用马氏距离计算样本集的相似度,以满足不同度量单位数据的要求。实验结果表明,FCMBMD算法在聚类中心、收敛速度、迭代次数以及准确率等方面具有良好的效果。

基于粒子群优化的模糊C-均值聚类改进算法

针对模糊C-均值聚类算法(FCM)存在易陷入局部优化的问题,将粒子群优化算法(PSO)和模糊C-均值聚类算法FCM相结合,提出了一种新的模糊聚类算法PSO-FCM。该算法使用PSO算法来代替FCM的迭代过程以实现模糊聚类,具有了很强的全局搜索能力,从而不用再为得到好的聚类效果而反复选择初值。仿真实验结果表明,提出的模糊聚类算法提高了FCM的搜索能力,具有更好的稳定性和健壮性,优化能力增强,提高了聚类的效率和效果。

基于自适应模糊C-均值的增量式聚类算法

针对模糊C-均值(FCM)算法不能很好地处理更新数据的缺点,提出基于FCM的自适应增量式聚类算法AIFCM。该算法结合密度和集合的思想,给出一种自动确定聚类初始中心的方法,能在聚类过程中动态改变聚类结果数,改善聚类的质量,减少人为的主观因素,获得比较符合用户需求的聚类结果,并能在原有聚类结果的基础上简单有效地处理更新数据,过滤噪声数据,较好地避免大量重复计算。

可能性模糊C-均值聚类新算法

模糊C-均值聚类(FCM)对噪声数据敏感和可能性C-均值聚类(PCM)对初始类中心非常敏感易导致一致性聚类.可能性模糊C-均值聚类(PFCM)综合了FCM和PCM算法并且克服了这些缺点.但是PFCM必须先运行FCM来计算参数.提出一种新的PCM算法,新的PCM算法利用协方差矩阵来计算参数衡量了数据集的紧凑程度且无须先运行FCM,在新的PCM和FCM基础上提出了新PFCM算法,该算法无须事先运行FCM以计算参数,减少了算法运算时间.对数据集的测试实验结果表明了提出的新算法能同时产生模糊隶属度和典型值,减少聚类时间,同时具有更好的分类准确率.