基于改进CNN-SVM的井下钻头磨损状态评估研究

现有钻头磨损评估方法中,存在人工特征提取过程可能无法完全提取正确分类所需的信号动态特征,及需要对各个统计量进行大量计算等问题。为此,提出了一种新的基于改进卷积神经网络支持向量机(CNN-SVM)的钻头磨损程度评估算法。该算法将采集的近钻头原始振动数据导入CNN-Softmax模型,通过训练好的CNN模型从近钻头数据中提取主要的特征参数,将提取的稀疏特征向量输入SVM并进行故障分类,利用遗传算法实现SVM参数的优化选择,最后应用t分布随机邻域法近邻嵌入,使其故障特征学习过程可视化,以评估其特征提取能力。采用该算法对钻头磨损的现场试验数据进行了分析。分析结果表明:基于改进CNN-SVM的井下钻头磨损状态评估算法准确率高达98.33%。所得结论可为实现钻头磨损状态的进一步监测提供理论支撑。

基于粗糙集理论与PCA-APSO-SVM的沥青路面使用性能预测

针对传统沥青路面使用性能预测精度较低的问题,建立了基于粗糙集理论(rough set,RS)与主成分分析法(principal compoent analysis,PCA)-自适应粒子群算法(adaptive particle swarm optimization,APSO)-支持向量机(support vector machine,SVM)的沥青路面使用性能预测模型。基于沥青路面的时序指标与影响因素指标,建立了11个初始预测指标(包括前3年的路面使用性能、当量轴次、路龄、养护性质、坑槽率、修补率、年降水量、平均气温、日照时数);通过RS属性约减筛选出9个核心指标;利用PCA提取4个主成分,得到了基于4个主成分的数据集;将APSO引入到SVM中,对数据集进行训练,并优化了SVM模型参数;建立了路面使用性能的PCA-APSO-SVM预测模型,并以G6京藏高速甘肃境内某段道路为例,对路面使用性能进行预测。研究结果表明:PCA-APSO-SVM模型预测精度较PCA-PSO-SVM、APSO-SVM、PSO-SVM有较大提高,预测结果与实际情况更加符合,能为路面养护决策提供相关参考。

基于RS-PCA-SVM的建筑项目安全预测模型

为了减少建筑项目安全事故的发生,文章提出一种基于RS-PCA-SVM建筑项目安全组合预测模型,采用粗糙集理论(rough set,RS)对数据进行属性约简,剔除交叉和冗余信息,降低输入变量维数和计算复杂度,减少训练时间;利用主成分分析(principal component analysis,PCA)法进行降维处理,除去贡献率较低的主成分,将剩余主成分作为支持向量机(support vector machine,SVM)的输入变量,并选择自适应权重粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化SVM的参数,避免参数选择的盲目性。结果表明:该模型的平均预测准确率为93.78%,相比传统方法预测精度高、计算速度快。

采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

基于SVM的干线输气管道泄漏压降速率信号识别

为解决压缩机抽吸或截断阀截断形成的压降信号导致截断阀发生误关断,以及小孔泄漏因管道压降不显著导致截断阀不动作的问题,以某输气干线为对象建立仿真模型,获取压缩机抽吸、截断阀紧急截断及管道泄漏3类不同工况下的300组压降信号,根据对点检测法计算出压降信号的压降速率值;以奇异值分解(SVD)法和极差归一化方法提取压降速率信号特征,采用支持向量机(SVM)法识别不同压降速率特征值信号,获取所对应的工况类型;针对SVM模型中的核函数参数与惩罚因子设置不合理,影响算法识别准确性的问题,采用教与学优化算法(TLBO)优化核函数参数与惩罚因子,建立干线输气管道泄漏信号智能识别的TLBO-SVM模型;应用该模型,分类识别该管道在3类工况下的300组模拟压降速率信号。结果表明:该模型对3类不同工况下压降速率信号的识别准确率为92.22%;对泄漏口径为50~125 mm,压降速率范围为0.01~0.07 MPa/min的小孔泄漏,识别准确率为96.67%。针对某干线管道的实际泄漏压降速率信号,TLBO-SVM识别到的准确率为100%。

不平衡数据下基于SVM增量学习的指挥信息系统状态监控方法

针对指挥信息系统历史状态样本有限的特点,基于支持向量机(support vector machines,SVM)设计了一种面向不平衡数据的SVM增量学习方法。针对系统正常/异常状态样本不平衡的情况,首先利用支持向量生成一部分新样本,然后通过分带的思想逐带产生分布更加均匀的新样本以调节原样本集的不平衡比。针对系统监控实时性要求高且在运行过程中会有新样本不断加入的特点,采用增量学习的方式对分类模型进行持续更新,在放松KKT(Karush-Kuhn-Tucker)更新触发条件的基础上,通过定义样本重要度并引入保留率和遗忘率的方式减少了增量学习过程中所需训练的样本数量。为了验证算法的有效性和优越性,实验部分在真实系统中获得的数据集以及UCI数据集中3类6组不平衡数据集中与现有的算法进行了对比。结果表明,所提算法能够有效实现对不平衡数据的增量学习,从而满足指挥信息系统状态监控的需求。

参数优化的IZOA-SVM机械设备故障诊断方法

在复杂的工作环境中,机械设备振动信号的复杂性常常会导致机械设备故障诊断的准确性不高,为解决设备运行中因信号复杂性引发的故障诊断难题,提出了一种参数优化的斑马优化算法优化支持向量机(IZOA-SVM)的故障诊断方法。首先,引入了柯西变异和反向学习的改进策略到斑马优化算法(ZOA)中,提出了改进的斑马优化算法(IZOA),旨在改善原有斑马优化算法在迭代后期容易陷入局部极值等问题,从而有效增强了其全局搜索能力;其次,利用IZOA优化支持向量机(SVM)的核参数g和惩罚参数c以寻找SVM最优参数组合[c,g],并构建了IZOA-SVM模型;然后,计算了样本的13个时域特征以构成特征向量,并将特征向量分别输入到IZOA-SVM模型、斑马优化算法优化支持向量机(ZOA-SVM)模型、粒子群算法优化支持向量机(PSO-SVM)模型、遗传算法优化支持向量机(GA-SVM)模型和支持向量机模型,进行了故障分类;最后,通过旋转机械振动及故障模拟试验验证了该方法的有效性。研究结果表明:IZOA-SVM模型在分类准确率方面得到了明显的提高,达到了98.33%;该模型能够精准而稳定地识别故障类型,提高故障识别的准确性,在准确率方面相较于其他对比方法表现出更为显著的优势。因此,该方法在全局搜索和故障分类准确性方面都取得了明显的改进,为复杂环境下的故障诊断提供了可参考的解决方案。

基于SVM算法的虚假航迹识别

针对云雨杂波和主被动干扰导致多雷达传感器产生虚假目标航迹的问题,利用支持向量机(SVM)算法的自主学习能力,通过构建基于数据驱动的判别模型进行虚假航迹识别。针对航迹起始得到的目标潜在航迹,利用人工智能数据驱动、自学习的特点,设计了SVM算法。通过对已标记真假的目标航迹样本进行离线学习,形成虚假航迹识别的SVM分类器,实现了基于数据驱动的判别模型代替先验知识规则约束的固定模型,并在工程应用中,利用SVM分类器在线识别虚假航迹,完成实时剔除。通过实测雷达数据实验验证,该算法的目标虚假航迹准确率高达95%以上,完全满足实际的工程应用需求。相比基于阈值或规则进行硬性判断的传统虚假航迹识别方法,所提出的算法不仅提高了准确率,还具有较高的实时性,能够适应复杂多变的杂波环境,在实际应用中具有更强的适应性和实用性。因此,提出的基于SVM算法的虚假航迹识别方法对于密集杂波场景下的虚假航迹剔除问题具有显著的实际应用价值。

结合SVM与XGBoost的链式多路径覆盖测试用例生成

机器学习方法可很好地与软件测试相结合,增强测试效果,但少有学者将其运用于测试数据生成方面.为进一步提高测试数据生成效率,提出一种结合SVM(support vector machine)和XGBoost(extreme gradient boosting)的链式模型,并基于此模型借助遗传算法实现多路径测试数据生成.首先,利用一定样本训练若干个用于预测路径节点状态的子模型(SVM和XGBoost),通过子模型的预测精度值筛选最优子模型,并根据路径节点顺序将其依次链接,形成一个链式模型C-SVMXGBoost(chained SVM and XGBoost).在利用遗传算法生成测试用例时,使用训练好的链式模型代替插桩法获取测试数据覆盖路径(预测路径),寻找预测路径与目标路径相似的路径集,对存在相似路径集的预测路径进行插桩验证,获取精确路径,计算适应度值.在交叉变异过程中引入样本集中路径层级深度较大的优秀测试用例进行重用,生成覆盖目标路径的测试数据.最后,保留进化生成中产生的适应度较高的个体,更新链式模型C-SVMXGBoost,进一步提高测试效率.实验表明,C-SVMXGBoost较其他各对比链式模型更适合解决路径预测问题,可提高测试效率.并且通过与已有经典方法相比,所提方法在覆盖率上提高可达15%,平均进化代数也有所降低,在较大规模程序上其降低百分比可达65%.

基于RF-SFLA-SVM的装配式建筑高空作业工人不安全行为预警

为有效预警装配式建筑高空作业工人不安全行为的发生趋势或状态,增强对装配式建筑工人不安全行为(PBWUBs)的管控,采用随机森林(RF)-混合蛙跳算法(SFLA)-支持向量机(SVM)模型,开展工人不安全行为预警研究。首先,采用SHEL模型分析处于高空作业危险中的PBWUBs的影响因素,并通过RF确定关键预警指标;然后,采用SFLA对SVM的参数进行寻优改进;最后,利用RF-SFLA-SVM预警高空作业PBWUBs,提出应对措施,并与其他预警模型对比。研究结果表明:基于RF-SFLA-SVM预警高空作业PBWUBs,准确率最高,为91.67%,与其他模型的预警性能相比,最高提升14%。研究结果可为高空作业PBWUBs的防控提供参考。

基于CBAM-CGRU-SVM的Android恶意软件检测方法

随着Android恶意软件的种类和数量不断增多,检测恶意软件以保护系统安全和用户隐私变得越来越重要。针对传统的恶意软件检测模型分类准确率较低的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)、门控循环单元(GRU)和支持向量机(SVM)的模型CBAM-CGRU-SVM。首先,在CNN中添加卷积块注意力模块(CBAM)以学习更多恶意软件的关键特征;其次,利用GRU进一步提取特征;最后,为了解决图像分类时模型泛化能力不足的问题,使用SVM代替softmax激活函数作为模型的分类函数。实验使用了Malimg公开数据集,该数据集将恶意软件数据图像化作为模型输入。实验结果表明,CBAM-CGRU-SVM模型分类准确率达到94.73%,能够更有效地对恶意软件家族进行分类。

基于PSO-SVM的Φ-OTDR系统模式识别研究

针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合的模式识别算法。首先,对原始信号进行差分处理后提取时域特征,并利用小波包分解方法,通过验证不同分解层数下的事件分类准确率,设定最优分解层数为6层,提取差分信号的能量特征。然后以SVM分类器为基础,利用PSO算法优化SVM分类器参数,提高光纤振动信号识别准确率。最后利用Φ-OTDR事件数据集进行验证,实验结果表明,该模式识别算法达到了95.6%的振动事件分类准确率。

EHDE和WHO-SVM模型在齿轮箱故障诊断中的应用

针对现有齿轮箱故障诊断方法对数据长度敏感的缺陷,提出了一种基于增强层次多样性熵(EHDE)和野马算法(WHO)优化支持向量机(SVM)的齿轮箱故障诊断模型。首先,传统熵值特征提取方法在特征提取阶段对数据样本的长度比较敏感,为此提出了增强层次多样性熵,并将其作为特征提取指标用于提取齿轮箱的故障特征;其次,采用WHO算法对SVM模型的参数进行了优化,建立了参数最优的WHO-SVM分类器;最后,将故障特征样本输入至WHO-SVM分类器中进行了训练和识别,完成了样本的故障识别;利用齿轮箱数据集分别从数据长度敏感性、算法特征提取时间、模型诊断性能三种角度对EHDE、精细复合多尺度样本熵、精细复合多尺度模糊熵、精细复合多尺度排列熵、精细复合多尺度散布熵、精细复合多尺度波动散布熵进行了对比研究。研究结果表明:EHDE方法对数据长度的要求较低,在数据长度为512时即可以取得99.1%的平均识别准确率,在诊断稳定性和诊断精度方面均优于其他对比方法;在算法的泛化性实验中,EHDE方法能够以98%的准确率识别齿轮箱的不同故障类型,具有明显的泛化性和通用性。

基于振动信号PSD-SVM方法的不定负荷下柴油机气阀间隙异常故障诊断

针对许多基于振动信号的故障诊断方法在不同负荷下的诊断不全面的问题。提出了一种基于功率谱密度(power spectral density,PSD)与支持向量机(support vector machine,SVM)的故障诊断方法。该方法将振动信号功率经过滑动平均滤波(moving average filter,MAF)处理,计算样本中每个周期的标准化信号的功率谱特征,再使用核方法SVM进行特征分类,从而实现故障诊断。经过柴油机实机测试,该方法对于不同负荷下的故障识别率达到96.72%,能有效识别不同负荷下的柴油机进排气阀间隙增大故障。

基于GRA-GASA-SVM的煤层瓦斯含量预测方法研究

为提升煤层瓦斯含量预测精度,提出一种采用遗传模拟退火算法混合优化支持向量机(SVM)参数的瓦斯含量预测模型(GRA-GASA-SVM模型)。该模型将GA和SA整合为遗传模拟退火算法协同优化SVM的参数,以解决传统网格寻优算法取值范围无法确定和单一智能算法优化程度有限等问题。利用灰色关联分析(GRA)压缩数据集维度,建立瓦斯含量预测参数体系并作为GASA-SVM的输入数据集。结果表明:SVM模型、GA-SVM模型和GASA-SVM模型10折交叉验证瓦斯含量预测总平均相对误差分别为15.98%、13.55%和10.58%。相比SVM模型和GA-SVM模型,GASA-SVM模型预测稳定性更优、预测精准度更高且对新样本泛化能力更强。

基于ISSA-SVM的钻井卡钻事故预测

为预防钻井过程中卡钻事故的发生,通过提出了一种改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm,ISSA)优化支持向量机(support vector machines,SVM)的预测模型方法(ISSA-SVM),在发现者位置更新公式中引入一种改进的自适应非线性惯性递减权重;在警戒者位置更新公式中引入莱维飞行策略。利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)对外国某大型油田的实测钻井数据进行降维处理,并利用惩罚参数和核参数进行卡钻事故的预测。实验结果表明:ISSA-SVM的预测准确率高达85.1852%,且收敛速度更快,可见ISSA-SVM可有效预测钻井卡钻事故。

VMD结合小波包信息熵和GJO-SVM的电机轴承故障诊断

针对电机滚动轴承故障特征难以提取从而导致诊断准确率低的问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)结合小波包信息熵(Wavelet Packet Information Entropy,WPIE)的特征提取方法,并采用金豺优化(Golden Jackal Optimization,GJO)算法优化后的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)进行电机滚动轴承的故障诊断。首先,利用VMD将采集到的信号进行分解,依据局部极小包络熵筛选出最优本征模态(Intrinsic Mode Function,IMF)分量;其次,利用小波包将最优IMF分量再分解,并提取信息熵作为特征向量矩阵;最后,采用GJO算法对支持向量机中的惩罚参数和核参数进行寻优选择,建立GJO-SVM故障诊断模型,将特征向量矩阵输入金豺算法优化支持向量机(GJO-SVM)故障诊断模型中进行故障诊断。将VMD结合小波包信息熵特征提取与VMD结合近似熵特征提取进行对比试验,试验结果表明,VMD结合小波包信息熵特征提取精度提高了2.5%,其特征提取更加优越;将金豺算法优化支持向量机(GJO-SVM)与粒子群优化(Porticle Swarm OPtimization,PSO)算法支持向量机(PSO-SVM)、果蝇优化算法(Fruit fly Optimation Algorithm,FOA)支持向量机(FOA-SVM)进行对比试验,试验结果表明,GJO-SVM其平均准确率达到99.16%,较PSO-SVM、FOA-SVM分别提高了2.5%、3.61%。金豺算法优化支持向量机(GJO-SVM)可以更加有效提取并诊断滚动轴承故障。

基于改进海鸥算法优化SVM的变压器故障诊断方法

变压器故障诊断率不足一直是制约着电网运行安全和效率低下的关键问题。为解决这一问题,提出基于改进海鸥算法优化支持向量机(improved seagull optimization algorithm support vector machine,ISOA-SVM)的变压器故障诊断方法。首先开始构建SVM的油中溶解气体分析的故障诊断模型并通过核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)对油中数据处理;其次通过ISOA寻找到SVM的最优核函数参数和惩罚系数;最后将数据归一化输入ISOA-SVM模型进行诊断,判断变压器的运行状态,并将结果与其他算法优化模型进行比较,仿真结果显示,该模型故障检测方法在识别故障速度以及识别精度上明显优于其他模型,有助于保证变压器的稳定运行。

CEEMD-VMD与参数优化SVM结合的托辊轴承故障诊断

针对托辊轴承工作环境复杂、提取故障特征困难等问题,提出一种基于互补集合经验模态分解(Complementary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)和变分模态分解(Variational modal decomposition, VMD)相结合的降噪方法。首先,利用CEEMD将采集到的信号进行分解,依据相关系数和峭度筛选分量并进行重构,生成新的信号;然后,利用VMD将新的信号进行再分解,并基于包络熵和包络谱峭度组合的复合指标优选本征模态分量(Intrinsic mode functions, IMF);最后,提取相应的特征输入樽海鞘群优化支持向量机(Salp swarm optimization support vector machine, SSO-SVM)模型完成故障诊断。实验结果表明:对于正常轴承、轴承内圈故障、轴承外圈故障三种情况,诊断准确率达97.78%。与单一降噪方法相比,该方法可以有效提高故障信号的信噪比,降噪效果明显。

基于PCA-LDA-SVM算法的茶小绿叶蝉识别

为提高茶小绿叶蝉病虫害的识别效率和精度,提出一种基于PCA-LDA-SVM的茶小绿叶蝉病虫害识别方法。首先,对采集的茶叶图像进行预处理,得到缩放后的图像;然后,利用主成分分析(PCA)对预处理后的图像提取全局特征,降低特征数据的维度,从而减少后续的计算时间;再利用线性判别分析(LDA)寻找特征数据的最优投影空间,使类内散布距离最小,类间散布距离最大,进一步提高识别的准确率和精确度;最后,利用支持向量机(SVM)分类器进行分类识别。试验结果表明,PCA-LDA-SVM模型识别准确率达96%,精确度达100%,召回率达92%,整体识别性能优于SVM,BP,KNN,PCA-SVM模型,具备一定的理论价值和参考意义。