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专利号: 2019104450202
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于RS‑BP神经网络的汽车发动机油耗预测方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤1),采集汽车发动机试验数据,包含发动机的扭矩、转速、油门的开度、燃油温度、和发动机油耗;

步骤2),对采集的汽车发动机实验数据进行数据归一化处理;

步骤3),构建RS‑BP神经网络模型;

步骤3.1),将汽车发动机试验数据按各个属性对应的区间划分规则进行编码,获得汽车发动机试验数据决策表;

步骤3.2),约简属性,将汽车发动机试验数据决策表定义为一个四元组:S=(U,C∪D,V,f)

式中,U为论域;C∪D为属性集,C为条件属性;D为决策属性;V=UVα,α∈C∪D;Vα为属性α的值域;f为论域与值域之间的信息函数;

条件属性和决策属性之间存在依赖,通过依赖度来表达:

γc(D)=|posc(D)|/|U|

posc(D)表示属性D关于属性C的正域,γc(D)衡量了根据条件属性C能正确划分的比例;

对于 当pos{C‑R}(D)=posc(D),则称R为C中D不必要的,否则为必要的;若P为条件属性集C的一个非空子集,当满足posP(D)=posC(D)且posR(D)≠posC(D),任意 则称P为关于D的属性约简集;

步骤3.3),以遗传算法为工具,对汽车发动机试验数据决策表进行约简:步骤3.3.1),由公式γc(D)=|posc(D)|/|U|计算出决策属性D{d1,d2,d3,…di}对条件属性C{c1,c2,c3,…cj}的依赖度γC(d);

步骤3.3.2),定义reduct(C)=C‑{cj}为条件属性C的约简集,将条件属性cj逐个剔除,考察γreduct(C)(d)和γC(d)大小关系,若相等,则终止计算;若不等,执行步骤3.3.3);

步骤3.3.3),运用染色体编码技术,根据以下公式将每个条件属性以二进制字符串{0,

1}的形式对每个个体编码,1表示此条件属性属于该个体,0表示此条件属性不属于该个体;

得到每个个体的适应度F(r):

F(r)=(l‑lτ)/l+γC(d)

式中,lτ为编码1的染色体个数,l为条件属性个数;初始种群由Pop_size个长度为|C||C|的二进制个体组成,Pop_size=2 ;|C|为剩余条件属性个数;

步骤3.3.4),计算下一代种群每个个体的适应度,根据轮盘赌规则进行选择,采用交叉概率Pc来描述交叉点处部分染色体交换概率,采用变异概率Pm来描述某位等位属性编码值反转概率;

步骤3.3.5),复制最优个体进入下一代种群,考察其适应度,若适应度不再变化或迭代步数达数值限制量Maxgen,输出最优个体,否则跳转执行3.3.4);

步骤3.4),利用粗糙集理论对汽车发动机试验数据进行预处理,剔除不相关属性后获得约简样本空间,以简化输入变量;将约简样本空间输入BP神经网络进行训练,得到RS‑BP神经网络模型;

步骤4),用已构建的RS‑BP神经网络拓扑模型进行训练学习,得到训练好的RS‑BP神经网络模型;其中,以均方误差作为目标函数误差E,用于衡量预测值与真实值之间的误差,并通过对目标函数误差E求w和b的偏导,实现RS‑BP神经网络拓扑模型中权值w、阈值b的更新;

步骤5),运用好训练好的RS‑BP神经网络模型,将需要进行发动机油耗预测的汽车的扭矩、转速、油门的开度、燃油温度输入其中,获得该汽车的耗油预测量。

2.根据权利要求1所述的基于RS‑BP神经网络的汽车发动机油耗预测方法,其特征在于,所述步骤2)中采用min‑max法对数据进行归一化处理,公式为:*

式中,X表示归一化之前的汽车发动机实验数据,X 表示归一化之后的汽车发动机实验数据,max为汽车发动机实验数据的最大值,min为汽车发动机实验数据最小值。