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《大连理工大学》 2008年
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基于模糊支持向量机的多类分类算法研究

张永  
【摘要】: 支持向量机作为一种基于统计学习理论的机器学习方法,较好地解决了非线性、高维数、局部极小点等实际问题,是机器学习领域新的研究热点。旋转机械中故障识别技术的研究对于减少维修费用、降低生产成本、提高经济效益和社会效益具有重要作用,开展大型旋转机械状态监测与故障诊断的研究仍然是当今科技发展的一个重要课题,而支持向量机在小样本数据学习中所表现出来的优势,能较好的解决这一课题。但与此同时,旋转机械中的故障识别也给支持向量机提出了许多富有挑战性的课题,例如,故障分类中存在故障样本获取困难、噪音多、各类别样本数目不均衡等问题。本文主要从模糊支持向量机的分类方法研究和其在旋转机械故障识别中的应用相结合的角度出发,对支持向量机的直接多类分类算法、基于模糊核的支持向量机学习、基于支持向量数据描述的多类分类方法,以及支持向量机在旋转机械故障识别中的应用进行了系统的研究,主要工作如下: 1.传统的支持向量机是用来解决二类分类问题的,如何有效地将二类问题推广到多类问题是支持向量机的一个研究热点。首先分析了现有多类分类方法的特点;然后针对典型的直接构造多类分类方法,为了降低这些方法对噪音的敏感问题,克服噪音对分类结果的不利影响,提出了两种新的基于直接构造分类方法的模糊多类分类方法。该方法结合了模糊思想,并引入了模糊补偿的机制,重新构造并推导了相关的优化问题。实验表明,提出的两种方法在分类精度上有明显的改善。 2.对于某一给定的问题,如何寻找到最适合的核函数是支持向量机从理论走向实际应用时所必须解决的一个关键问题。支持向量机的核函数往往需满足Mercer条件,但一些并不完全满足Mercer条件的核,比如Sigmoid核,也常常用于分类问题。分析表明,Sigmoid核当其参数满足条件α>0和r<0时,Sigmoid核为有条件的半正定矩阵(CPD)。本文将Vague Set理论用于支持向量机的核中,提出了一种基于模糊的Vague-Sigmoid核支持向量机。该方法用两样本间的Vagae值的相似度量来代替传统的点积运算,而样本的Vague值充分刻画了样本对于某类的隶属情况,Vague值的相似度量描述了两样本隶属某类的紧密(相关)程度。实验结果表明,相对于标准Sigmoid支持向量机方法,基于Vague-Sigmoid核支持向量机在不影响精度的情况下,能明显降低训练时间。 3.支持向量数据描述本身用来进行1-类分类和奇异点检测,通过对其特点分析,将其扩展到多类分类中。同时针对训练样本中的噪音,首先用改进的可能性c均值聚类方法计算样本的模糊隶属度,并构造一个多类分类决策规则,提出了加权支持向量数据描述多类分类方法。由于采用此方法,大多数样本仅仅只需被训练一次,可以降低算法的训练时间。同时通过Bayes理论分析表明,提出的分类决策函数满足Bayes决策分类规则。实验表明,相对于标准支持向量机和基于包围球的分类方法,本文提出的加权支持向量数据描述多类分类方法在绝大多数标准数据集中获得了更好的分类结果。 4.支持向量机在小样本数据学习中表现出了很大的优势,针对此特点,将支持向量机方法应用到旋转机械故障识别中,构建了一个具有一定智能的在线故障诊断专家系统。但大型旋转机械中故障样本的获取相对困难,代价也较高,结合前面的加权支持向量数据描述多类分类方法,提出了基于正负类样本数据的支持向量数据描述多类分类方法。实验表明,该方法在旋转机械故障识别中具有较高的分类精度。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP181

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 郑建炜;基于核方法的说话人辨认模型研究[D];浙江工业大学;2010年
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4 郑泽萍;基于保局部核多元RVM的说话人识别方法研究[D];浙江工业大学;2011年
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6 张广来;基于信息融合技术的电弧炉终点预报方法的研究[D];长春工业大学;2011年
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9 崔艳丽;基于改进支持向量机的货币识别研究[D];中南大学;2009年
10 赵艳燕;基于支持向量机的管道泄漏声发射检测研究[D];北京化工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
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7 区卫民;谭泗桥;袁哲明;柏连阳;熊洁仪;;SVR-KNN法用于除草剂QSAR研究[J];安徽农业科学;2008年35期
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10 程伟;张燕平;赵姝;;支持向量机在粮食产量预测中的应用[J];安徽农业科学;2009年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型辨识[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;Inverse System Control of Nonlinear Systems Using LS-SVM[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;A Novel Kernel PCA Support Vector Machine Algorithm with Feature Transition Function[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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8 周绮凤;林成德;罗林开;彭洪;;一种基于黎曼度量的训练样本类不平衡SVM分类方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 于化龙;基于DNA微阵列数据的癌症分类技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 母丽华;煤矿安全预警系统的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
10 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾传华;基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
4 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
5 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
6 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
7 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
8 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
9 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
10 刘维会;不平衡数据集上支持向量机算法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 甄斌,吴玺宏,刘志敏,迟惠生;语音识别和说话人识别中各倒谱分量的相对重要性[J];北京大学学报(自然科学版);2001年03期
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10 田卉;沈庭芝;赵三元;郝兵;;综合颜色和纹理特征的粒子滤波人脸跟踪算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
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1 郑建炜;基于核方法的说话人辨认模型研究[D];浙江工业大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 张广来;基于信息融合技术的电弧炉终点预报方法的研究[D];长春工业大学;2011年
7 王子健;基于多尺度预测的电弧炉输入能量优化方法的研究[D];长春工业大学;2011年
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10 彭云峰;污水处理出水水质软测量预测预报系统开发[D];昆明理工大学;2003年
【二级引证文献】
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7 尹向雷;马晓虹;;溶解性溶液浓度的控制方法设计及PLC实现[J];食品与机械;2013年01期
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9 王盈;董增寿;;基于EMD和M-FSVM的泵车液压系统故障诊断[J];计算机技术与发展;2012年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马笑潇;智能故障诊断中的机器学习新理论及其应用研究[D];重庆大学;2002年
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3 记者 左常睿;应重视互联网模式识别的研究[N];科技日报;2005年
4 本报记者 贾婧;宗成庆:做科研也要为师立范[N];科技日报;2007年
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6 记者 刘垠;首届中美视觉夏令营开营[N];大众科技报;2009年
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10 本报通讯员 卢兆敏 刘志先 刘涛;农家书屋惠农家[N];济宁日报;2009年
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7 杜小芳;基于CPFR的农产品采购模型研究[D];华中科技大学;2005年
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9 栾锋;支持向量机(SVM)和径向基神经网络(RBFNN)方法在化学、环境化学和药物化学中的应用研究[D];兰州大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 吕江;交联聚乙烯电缆局部放电的电磁耦合法检测及模式识别研究[D];重庆大学;2005年
6 陈玲玲;基于支持向量机的下肢肌电信号模式识别的研究[D];河北工业大学;2006年
7 李小英;基于支持向量机的分类算法研究[D];东北电力大学;2008年
8 孙国强;基于计算机图像处理的人眼球变化识别系统[D];沈阳理工大学;2008年
9 朱英凯;基于模式识别技术的雷达辐射源分类识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 周辉;齿轮故障的特征提取与模式识别技术研究[D];郑州大学;2005年
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