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专利号: 2018102888557
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种模型自选择的往复式混输泵排出流率预测方法,包括以下步骤:(1)确定预测模型的输入变量和输出变量,收集建模样本集S,并对样本集S进行分类,得到MT

个样本子集,即S=(S1,…,Sm) ,m=1,…,M;第m个样本子集表示为其中Nm表示第m个样本子集样本数;

(2)建立往复式混输泵排出流率的局部GPR模型对上述每个样本子集单独进行学习训练,建立排出流率的局部GPR预测模型;

根据GPR定义,第m个局部模型GPRm的输出表示为:式中,Cm表示协方差矩阵,其第i行第j列元素表示为:式中,xm,id表示xm,i的第d个元素;i=j,则δm,ij=1,否则δm,ij=0;D是训练样本点xm,i的T

输入维数;θm=[am,0,am,1,vm,0,wm,1,…,wm,d,bm]是模型系数;

利用公式(1)和公式(2),M个局部GPR模型完成了离线建模,定义为GPRm,m=1,…,M;

对新输入测试样本集 其中T表示新输入测试样本集个数,Nt表示第t个新输入测试样本集的样本个数,xt,i表示Xt第i个样本点;GPRm对xt,i的预测输出 和方差 分别表示如下:

式中, 表示新的输入测试样本和训练样本间的协方差;km,ti=C(xt,i,xt,i)是新输入测试样本的协方差;

对一个新的输入测试样本点,从公式(3)和公式(4)计算获取M个基于局部GPR模型在线预测信息;

(3)建立往复式混输泵排出流率的加权GPR模型;

基于贝叶斯推理,提出条件概率P(GPRm|xt,i),对GPRm模型和新输入集的每个样本点xt,i之间的关系进行评估;P(GPRm|xt,i)计算如下:式中,P(GPRm)和P(xt,i|GPRm)分别是先验概率和条件概率;当没有过程先验知识时,P(GPRm|xt,i)表示为:

基于概率分析方法,对新的输入测试样本点xt,i而言,P(GPRm|xt,i),m=1,…,M越大,则GPRm模型越合适对其进行预测;

合并上述M个局部GPR模型对xt,i预测的概率信息,加权GPR模型的预测值 及其方差表述如下:

(4)建立往复式混输泵排出流率的即时GPR模型;

(4.1)从样本集S={xn,yn},n=1,…,N中,N为样本集样本总数,为新的输入测试样本点xt,i选择合适的相似建模样本;定义ηt,ni=exp(‑||xn‑xt,i||),n=1,…,N          (9)描述建模样本点xn和新的输入测试样本点间xt,i的相似关系;ηt,ni介于0和1之间,其值越大,说明两者之间的关系越相似;因此,通过设置合适的阈值λ,通过公式ηt,ni>λ                (10)为新的输入测试样本点xt,i选择合适的相似建模样本集;

(4.2)基于公式(10)所选择的相似建模样本集,利用公式(1)和公式(2),建立即时GPR模型;从公式(3)和公式(4)计算得出即时GPR模型对样本点xt,i的预测值 及其方差(5)基于预测概率信息,自动为每个新的输入测试样本点选择合适的预测模型;

(5.1)为每个新的输入测试样本点xt,i选择合适的局部GPR预测模型;

基于公式(6)提供的概率信息,有最大条件概率MCP的模型,即MCPt,i=maxP(GPRm|xt,i),m=1,…,M            (11)为新的输入测试样本点xt,i最合适的局部GPR预测模型,相应的预测值及其方差分别记为 和

(5.2)从局部、加权和即时GPR模型中,为每个新的输入测试样本点xt,i选择合适的预测模型;

预测方差用来描述输入测试样本点xt,i和其预测模型的不确定度;如果一个不合适的模型对新的输入测试样本xt,i进行了预测,则相应的方差值就大;基于此,可从和 中选择有最小方差MV的模型,即即为新的输入测试样本点xt,i最合适的预测模型;

(6)重复步骤(2)至(5),从局部GPR、加权GPR和即时GPR模型中,为新的工况下每个输入测试样本点找到最合适的预测模型,继而得出新的工况下,往复式混输泵的排出流率曲线。

2.根据权利要求1所述的一种模型自选择的往复式混输泵排出流率预测方法,其特征在于步骤(5)中,用提出的最大条件概率和预测方差,描述每个输入测试样本点xt,i和其预测模型的不确定度,从而为其选择合适的模型进行预测。