1.一种基于数据驱动建模的离心泵效率预测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)收集离心泵运行过程中的数据集作为样本,通过分析不同转速下的效率随流量的变化来确定离心泵特征,并确定预测模型的输入变量及输出变量;
选取输入变量为入口压力Ps,出口压力Pd,供水系统的出口阀门开度V,出口流量Q,即xiT={Psi,Pdi,Vi,Qi} ;选取的输出变量为实际效率,yi=ηi;其中xi表示第i个样本的输入变量,即每个样本xi包含4个输入变量,yi表示第i个样本的输出变量;
2)通过高斯过程回归GPR的预测方差结合贝叶斯定理及贝叶斯方法对GPR模型进行训练;
对于输出变量y,GPR模型高斯先验分布,均值为零的回归函数,或者是离散型的回归函数;
T
(yi,…,yN) ~G(0,C) (1)
式中T是转置符号,G是高斯分布符号,C表示第i个元素C=(xi,xi)的N×N协方差矩阵;
利用贝叶斯方法对GPR模型进行训练估算出C;用具有Nt个输入样本的测试样本集Xt是一个集合,xt,i是集合的子元素,i代表1到Nt;输出变量以及它的方差 的计算方法如下:
T
其中kt,i=[C(xt,i,x1),C(xt,i,x2),…,C(xt,i,xN)] 是新输入数据和训练数据的协方差向量,kt,i=C(xt,i,xt,i)是新输入数据的协方差, 是GPR模型输出的预测方差,其中式(3)提供了预测的置信度;
被训练的GPR模型的方差呈现不同的阶段特征,分别对应效率曲线的上升阶段和下降阶段,所以概率信息用于阶段识别;
3)通过GPR模型中预测方差 结合贝叶斯定理组合成的后验概率P(GPRl|Xt)指标的平均值MEPP度量不同转速下的各组样本集的相似性;
通过不同转速下的样本子集分别训练多个GPR模型,通过基于贝叶斯的条件概率表达即P(GPRl|Xt)指标,评估单个GPR模型与测试样本集 的关系,其定义式为:P(xt,i|GPRl)表示在样本集Xt中先满足GPRl这个模型,再满足在xt,i这个样本子集的概率;
P(GPRl)表示样本集Xt中满足GPRl这个模型的概率;
P(Xt,i)表示样本集Xt中满足是xt,i这个样本子集的概率;
整合的后验概率P(GPRl|Xt)的平均值MEPP定义为:其中Nl表示训练样本子集的样本个数,Nt表示测试集的样本个数,表示GPRl对xt,i的预测不确定度;
4)选取样本子集作为训练样本子集,并对训练样本子集进行分段;
选取MEPPl,t较大的三个GPRl模型的训练样本子集组成训练样本集Xl;预测测试集Xt的预测方差,得到最大预测所在的位置,将测试集划分为效率上升区间和效率下降区间的测试集Xt,m和Xt,n;
利用最高效率点BEP所在的位置采取分段措施,将训练集Xi划分为效率上升区间和效率下降区间的训练集Xl,m和Xt,m:Qt是训练集的流量,是训练集的一个参数数据,前面输入样本特征参数提到输入的参数T组成的样本,即xi={Psi,Pdi,Vi,Qi} ;Qi通过已知的BEP点确定Qi的位置,即效率最高点对应的流量;
5)训练模型,输出预测的新的测试集,并得到测试样本集的预测效率;
通过不同阶段的训练集Xl,m和Xt,m训练两个局部GPR模型即LGPRm和LGPRn,分别预测对应阶段的测试集Xt,m和Xt,n;
6)整合两个阶段的预测效率,得到测试样本集Xt的预测效率。