基于高斯混合模型聚类的双馈风电场动态等值建模方法

针对风电场动态运行条件下等值建模精度偏低、聚类依据不足的难题,提出一种基于高斯混合模型聚类思想的风电场等值建模方法。首先,分析单台双馈感应式风力发电机在低电压穿越期间的动态响应特性,根据响应特性的集群特征构建聚类指标。然后,提出基于高斯混合模型动态初步聚类、优化聚类数目的两阶段等值建模方法,推导出赤池信息和贝叶斯信息准则下聚类数目的寻优算法。以典型中等规模风电场为例,在Matlab/Simulink平台进行不同故障穿越条件的仿真测试,结果表明所提风电场等值建模方法聚类有效、精度高。

基于改进高斯混合模型的变电站负荷聚类算法

针对传统高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)聚类算法中计算复杂、收敛速度慢和人为确定聚类数目时存在盲目性和主观性等不足,提出了一种基于改进GMM的变电站负荷聚类算法。以传统GMM聚类算法为基础,采用k均值(k-means)算法确定初始聚类中心。减少了GMM聚类算法迭代步骤,提高了输出结果的稳定性。输出不同聚类数下聚类结果的Davies-Bouldin(DB)指标、CalinskiHarabasz(CH)指标和轮廓系数(silhouette coefficient,SC),应用熵权法确定不同评价指标所占权重,构建聚类评价混合指数(cluster evaluation mixed index,CEM)。将聚类评价混合指数最大值对应的聚类个数作为最佳聚类数目,再次输入到改进GMM聚类算法中,得到变电站负荷聚类结果和聚类中心。结果表明,所提方法增强了传统GMM聚类算法的计算速度和稳定性,对变电站负荷具有良好的聚类综合能力,有助于实现聚类结果最优化。

基于高斯混合模型的分布因子聚类方法

随着信息技术的发展,人类社会产生的数据规模越来越庞大、形式越来越复杂,对聚类分析形成了巨大挑战。在越来越多的应用场景中,观测数据具有相互关联、层次嵌套的结构,使传统聚类方法难以直接适用。通常的解决方案是采用特征工程方法将观测信息压缩为低维特征向量进行聚类,但这将带来不可避免的信息损失。为充分利用观测数据,本文以分布函数表示聚类对象,大幅降低信息损失,进而提出基于高斯混合模型的分布因子模型。该模型将聚类对象的观测数据分解为两部分,一是以高斯成分表示的公共因子,反映数据中具有共性的典型模式;二是载荷矩阵,矩阵中每个载荷向量反映个体的异质性特征。估计得到载荷向量后即可对不同个体实现聚类划分。本文提出的方法具有优良的统计学效率,能够证明在一定假设条件下聚类误差率能够随着观测个体数目的发散而趋近于0。基于模拟数据和股票收益、大气污染实际数据的实验表明,该方法能够区分具有不同特征模式的个体,解决多维数据的分布函数聚类问题,并为金融风险管理、空气质量的差异化治理等现实问题提供决策支持。

基于2dSVD和高斯混合模型的多变量时间序列聚类

针对多变量时间序列(MTS)存在时间和变量两个维度,以及传统主成分分析(PCA)方法在MTS数据表示上的局限性,提出一种基于二维奇异值分解(2dSVD)和高斯混合模型(GMM)的MTS聚类算法。该文计算MTS的行-行和列-列协方差矩阵的特征向量,从时间和变量两个维度提取特征矩阵;用GMM从概率分布角度对特征矩阵进行聚类。数值实验结果表明,该方法对多变量时间序列具有更好的聚类效果。

基于Dirichlet过程无限混合模型的基因表达数据聚类算法

Dirichlet过程作为一种典型的变参数贝叶斯模型,基于该过程进行的聚类分析无需预先确定聚类数,聚类数作为模型中的参数由模型和数据自主计算得出,因而成为机器学习研究领域中的一个研究热点,可用于海量数据的聚类分析。文章建立Dirichlet过程无限混合模型对DNA基因表达数据展开了聚类分析。模拟测试数据集和急性白血病的DNA基因表达测试数据集的实验结果表明,Dirichlet过程无限混合模型能够准确地估计出数据中的聚类数。

基于高斯混合模型和自适应簇数的文本聚类

针对海量文本难以精准聚类问题,提出了一种基于高斯混合模型和自适应簇数的文本聚类算法(TCA)。首先,采用无意义符号去除、基于齐次马尔科夫假设的文本分词和停用词去除方法,实现数据分词和清洗;其次,提出权衡关键词频率和普适性的关键词权重,选择关键词和进行文本向量化;再次,在高斯混合模型的基础上,引入文本相似度,提出权衡条件概率和相似度的文本权重;最后,通过轮盘赌初始化聚类中心,更新多维高斯分布模型参数,实现分簇数量确定的文本聚类。同时,为了自适应文本分簇数量,在肘部法则的基础上确定最优分簇数量,从而提高聚类效果。仿真结果表明:TCA能自适应文本聚类数量和获得其分布,提高聚类的准确率和召回率,有助于更好地实现海量文本的精确聚类。

基于非等权聚类混合PSO-SVR的短期空气质量预测模型研究

为提高短期空气质量预测(SAQF)水平,合理预测空气质量指数(AQI),本研究基于全国495个城市的气象数据,运用PSO-SVR算法构建了一种新的混合预测模型。混合PSO-SVR不仅对数据进行了非等权的降维处理,又兼顾了数据的非线性特征,研究结果表明构建的非等权聚类混合PSO-SVR模型输出结果的RMSE和MAPE平均值优于传统SVR,GA-SVR,BPNN,XGBoost和LSTM模型,验证了本研究提出的模型优越性及带来的研究价值;探究经济社会环境中工业化和城市化因素对AQI造成的影响,统计9个城市空气质量预测误差率在10%以内的占比超过了70%,进一步验证该模型可提高空气质量的预测精度,从而使空气质量指数更好地服务政府管理者和城市居民等相关群体。

基于密度峰值聚类的高斯混合模型核电运行工况划分

核电厂运行数据记录了核电厂的运行状态,对核电数据进行处理分析从而完成准确的工况划分是实现核电厂运行状态监测的重要基础。为提高核电厂的运行工况划分准确性,提出了基于密度峰值聚类的高斯混合模型对核电厂的运行工况进行划分。首先,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)算法进行数据降维,然后利用密度峰值聚类算法中的决策图确定工况个数,最后利用高斯混合模型完成工况划分。基于真实的核电厂运行数据开展工况划分实验。实验结果表明:所提出的方法能合理有效地划分出核电运行工况,其三类工况的划分准确率分别达到了99.29%、100%、97.57%,且错误率仅为1.25%。

一种基于狄利克雷过程混合模型的文本聚类算法

随着互联网的普及,论坛、微博、微信等新媒体已经成为人们获取和发布信息的重要渠道,而网络中的这些文本数据,由于文本数目和内容的不确定性,给网络舆情聚类分析工作带来了很大的挑战。在文本聚类分析中,选择合适的聚类数目一直是一个难点。文章提出了一种基于狄利克雷过程混合模型的文本聚类算法,该算法基于非参数贝叶斯框架,可以将有限混合模型扩展成无限混合分量的混合模型,使用狄利克雷过程中的中国餐馆过程构造方式,实现了基于中国餐馆过程的狄利克雷混合模型,然后采用吉布斯采样算法近似求解模型,能够在不断的迭代过程中确定文本的聚类数目。实验结果表明,文章提出的聚类算法,和经典的K-means聚类算法相比,不仅能更好的动态确定文本主题聚类数目,而且该算法的聚类质量(纯度、F-score和轮廓系数)明显好于K-means聚类算法。

基于Dirichlet分布有限混合模型的Bayes聚类

本文基于Dirichlet分布有限混合模型,提出了一种用于成分数据的Bayes聚类方法.采用EM算法获得模型参数的估计,用BIC准则确定类数,用类似于Bayes判别的方法对各观测分类.推导了计算公式,编写出程序.模拟研究结果表明,本文提出的方法有较好的聚类效果.

基于GMM聚类的AM-BiLSTM机场安检旅客流量预测

针对现有安检旅客流量预测研究大多为正常情况下的预测,未考虑异常突发情况下安检旅客流量的变化趋势,提出一种基于高斯混合模型(GMM)聚类的融合注意力机制的多变量双向长短期记忆(AM-BiLSTM)机场安检旅客流量预测模型。首先,利用GMM聚类算法对原始数据集使用日期特征和延误特征分别进行聚类分析,根据聚类所得的不同日安检旅客流量场景构建不同的AM-BiLSTM旅客流量预测模型。实验结果表明:与现有多种预测方法相比,该方法在不同场景下均能准确预测各时段的安检旅客流量。

一种快速、鲁棒的有限高斯混合模型聚类算法

有限混合模型聚类是一种基于概率模型的有效聚类方法。针对高斯混合模型的聚类算法,分别对模型的成分混合系数及样本所属成分的概率系数施加熵惩罚算子,实现对模型成分数的两级控制,快速消除无效成分,使算法能在很少的迭代次数内收敛到确定解。传统算法对初始值(成分数目c需事先指定)的设置非常敏感,容易导致EM算法陷入局部最优解或收敛到解空间的边界,而文中的算法对初始值的设定没有特殊的要求,实验证明其具有很好的鲁棒性。

一种基于高斯混合模型的无监督粗糙聚类方法

针对数据统计分布的随机性和复杂性,从统计聚类的角度出发,采用高斯混合模型来描述整个数据的概率密度函数,提出了一种基于高斯混合模型的粗糙聚类分析方法.该方法首先利用粗糙集理论的不可区分关系性质以及生成的逻辑规则来设定EM算法的初始近似参数,然后通过Expectation-M axim ization(EM)算法估计各分量概率密度分布的最大似然参数集,最后通过密度分布概率大小来确定类别的归属.与传统的k-m eans聚类算法的试验结果比较表明,该方法是有效的,并且具有较高的聚类精度,用规则集来描述聚类的结果具有可解释性和合理性.

利用模糊满意聚类建立pH中和过程模型

利用模糊聚类方法建立 p H中和过程模型。针对模糊聚类中普遍存在的聚类个数需事先给定和收敛速度慢等问题 ,在原有聚类方法的基础上提出一种模糊满意聚类算法。该算法能快速确定系统的模糊划分数目 ,进而对应聚类个数建立相应的 TS局部线性化模型。以典型 p H中和过程为研究对象 ,利用上述方法建立其系统模型 ,取得了良好的仿真效果 。

利用服务聚类优化面向过程模型的语义Web服务发现

如何快速、准确和高效地发现满足用户需求的Web服务是现阶段急需解决的关键问题之一.文中针对现有的Web服务发现机制中存在的效率低下和查准率不高的两个问题,提出了一个新的语义Web服务发现框架.在该框架下,采用Petri网作为Web服务过程描述的形式化工具.首先,利用聚类技术,从服务的功能相似和过程相似两个层面对服务进行聚类预处理,从而在很大程度上降低服务的查找空间,提高服务的查找效率.进一步,针对服务请求中可能潜在的行为约束,建立基于Petri网的过程需求模型,将其与候选服务的过程模型进行比较,对满足功能需求的可行服务进一步筛选,从而提高查找的精确度.最后,利用仿真实验对所提出的方法进行验证.

基于递阶G-K聚类的热工过程多模型建模方法

针对热工过程分段线性化的特点,本文提出一种新的基于递阶模糊聚类的热工过程多模型建模方法。首先基于递阶G-K模糊聚类对系统输入／输出数据空间进行快速聚类分解,避免了聚类数确定的盲目性;然后在每个子空间中利用最小二乘法辨识出相应的线性子模型,再将各子模型通过模糊加权求和以得到精确的系统全局模型。同时,为保证各聚类子空间内样本的“线性化度”,采用新的综合聚类指标,并利用免疫遗传算法来求解该聚类问题,以克服迭代算法易陷入局部极小和对聚类初始化敏感的缺点。该方法能充分利用运行数据中所包涵的对象动态特性信息,以描述过程的全局非线性。最后通过几个典型实例验证了该方法的有效性、准确性。

融合K-means与高斯混合模型的驾驶风格聚类研究

为研究驾驶员的跟车特性,探究驾驶员风格划分方法,采集50名驾驶员的实车试验数据,选取平均跟车时距和平均制动时距为二维向量,建立基于K-means聚类结果的高斯混合模型(GMM)并分析不同风格驾驶员的聚类结果。研究表明:样本数据聚为3类时的平均轮廓系数为0. 45,将驾驶员划分为冒进型、平稳型、保守型3类时聚类效果较好;冒进型驾驶员倾向于选择较小的跟车时距和制动时距,保守型驾驶员的跟车及制动时距则普遍较大,模型聚类结果更加柔性,样本区分度更高。

基于二次谱聚类和HMM-RF混合模型的车辆行为识别方法研究

从高速交通监控视频中提取的车辆轨迹数据可以用于分析和识别车辆行为。由于从高速监控视频中提取的车辆轨迹中只有少量的变道、超车等类型轨迹,采用经典的最长公共子串(LCSS)相似度和谱聚类等算法无法有效地区分轨迹数据中所有类型的轨迹;此外,在车辆行为识别方面,常用的隐马尔科夫(HMM)轨迹模型忽略了负样本的影响,且仅用最大似然值进行分类,存在较高的误识别率。为了解决这些问题,分析和研究了高速监控视频中车辆轨迹数据的特点,提出了一种基于二次谱聚类和HMM-RF混合模型的车辆行为识别方法。该方法利用轨迹曲率来识别具有曲线轨迹特征的超车轨迹,利用倾角相似度和谱聚类算法来识别非曲线轨迹中的变道轨迹,并将得到的所有聚类簇用LCSS和谱聚类算法进行再聚类,从而有效地区分超车、变道以及直行轨迹等。在进行车辆行为识别时,该方法通过将不同HMM模型的多维概率输出作为随机森林RF模型的输入来识别多类型轨迹以替代最大似然值分类,提高了行为识别的正确率。为了验证方法的有效性,在不同数据集下进行实验,结果表明轨迹聚类的平均准确率为96%,而行为识别的平均准确率是89.3%,算法具有较高的准确率和鲁棒性。

基于高斯混合密度模型的医学图像聚类方法

研究了医学图像的聚类问题,提出一种基于高斯混合密度模型的K-EM聚类算法,并将此算法用于人体腹部图像数据,实现肝、肾、脾等主要器官的分类.在算法中,随机选取腹部图像像素数据,用QAIC信息准则确定训练样本的最佳类别数;用K均值聚类算法得到混合模型的初始参数;用期望最大(EM)算法多次迭代建立腹部图像数据的混合密度模型;运用贝叶斯准则,将腹部图像所有像素值划分到混合模型中相应的模型分支,得到每个器官像素值划分的正确率与误判率.试验结果表明,新算法分类的平均正确率高于85%、误判率低于10%,优于K均值算法.

有限混合密度模型及遥感影像EM聚类算法

遥感信息是地球表层信息的综合反映 .由于地球表层系统的复杂性和开放性 ,地表信息是多维的、无限的 ,遥感信息传递过程中的局限性以及遥感信息之间的复杂相关性 ,决定了遥感信息其结果的不确定性和多解性 .遥感信息具有一定的统计特性 ,同时又具有高度的随机性和复杂性 ,在特征空间中往往表现为混合密度分布 .针对遥感信息这种统计分布的复杂性 ,提出了有限混合密度的期望最大 (EM)分解模型 ,该模型假设总体分布可分解为有限个参数化的密度分布 ,通过 EM迭代计算可估计出各密度分布的最大似然参数集 ;将有限混合 EM聚类算法应用于遥感影像的聚类分析中 ,并与传统统计聚类方法进行了比较 ,比较结果表明 ,其对复杂地物的区分具有优势 ,另外在融合专家知识、初始化等方面具有扩展能力 .