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专利号: 2023107879288
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,包括:S101:采集高炉炼铁时的样本数据集,所述样本数据集包括多个数据样本,每个所述数据样本包括多个过程变量;

S102:对所述数据样本进行归一化处理;

S103:采用随机傅里叶特征映射将归一化处理后的数据进行非线性映射;

S104:构建局部Fisher判别分析模型;

S105:通过所述局部Fisher判别分析模型获取样本数据的数据特征;

S106:构建基于贝叶斯推理的分类器;

S107:根据所述数据特征,通过所述分类器对所述数据样本进行分类;

S108:通过所述样本数据集完成对于所述分类器的训练;

S109:获取高炉炼铁时的实时数据;

S110:根据高炉炼铁时的实时数据,通过所述分类器对高炉进行故障诊断;

其中,所述S103具体包括:

S1031:将高斯函数进行傅里叶变换,得到p(ω):其中,ε表示核宽度;

S1032:将p(ω)进行傅里叶逆变换,得到核函数K(xi,xj):其中,zω(xj)从p(ω)分布中抽样得到,E[.]表示数学期望, 是zω(xj)的共轭复数;

S1033:计算所述核函数的无偏估计为:其中,

2

其中,ωk=[ω1,...,ωL],k=1,...,D服从均值为0和协方差矩阵为ε I的高斯分布,在区间[0,2π]内服从均匀分布,D为映射后的维度大小,z(x)为随机傅里叶特征。

2.根据权利要求1所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述过程变量包括:富氧率、透气性指数、CO体积、H2体积、CO2体积、标准风速、富氧流量、阻力系数和四个不同顶部位置的温度。

3.根据权利要求1所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述数据样本的采集频率为10s。

4.根据权利要求1所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述样本数据集中的80%为训练集,20%为测试集。

5.根据权利要求1所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述S102具体包括:通过以下公式对所述数据样本进行归一化处理:其中,H表示原始输入数据, 为处理后的数据,Xstd表示正常数据的标准差,Xmean表示正常数据的均值。

6.根据权利要求1所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述S104具体包括:S1041:根据局部保持投影和Fisher判别分析,构建所述局部Fisher判别分析模型,所述局部Fisher判别分析模型的类间散度矩阵和类内散度矩阵的转换形式如下:其中,φ(X)=[φ(x1),φ(x2),...φ(xn)]表示原始样本经过非线性映射φ(x):X→H后的高维特征空间数据集, 和 为权值矩阵,表达式为:其中,Ck表示第k个类别,nk表示第k个类别中的样本数量,Aij表示样本间的关联矩阵,用于表示样本之间的关联程度;

S1042:设置所述局部Fisher判别分析模型的目标函数:其中,ω表示最佳投影方向。

7.根据权利要求6所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述S105具体为:对所述局部Fisher判别分析模型的广义特征方程进行求解,得出前d个最大特征值对应的特征向量,作为最优矩阵,所述广义特征方程如下:SLBω=λSLWω

其中,λ表示超参数。

8.根据权利要求7所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述S106具体包括:d

S1061:将所述最优矩阵作为样本特征,得到新的样本数据y∈R;

S1062:计算样本数据的条件概率密度:其中, Φ表示最佳投影矩阵,Ck表示第k个类别;

S1063:根据贝叶斯规则计算样本数据属于第Ck类样本的后验概率:S1064:基于样本数据属于第Ck类样本的后验概率构建所述分类器。

9.根据权利要求8所述的基于随机局部Fisher判别技术的高炉炼铁故障诊断方法,其特征在于,所述S107具体为:将样本数据分类到后验概率最大的类别中: