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专利号: 2021113534327
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于AMFO算法和SVM算法继电器贮存寿命预测方法,其特征在于:所述继电器贮存寿命预测方法包括如下步骤:

步骤1:对电磁继电器进行加速退化贮存试验,获取建立训练样本所需的材料性能参数;

步骤2:对步骤1中的原始性能参数数据进行主成分分析,进行降维处理,剔除冗余数据,保留对样本总体贡献较大的因素,获取主成分变量;

步骤3:将步骤2获取的主成分变量分别取训练集和测试集数据,将所述训练集数据输入SVM模型中进行训练学习;

步骤4:采用自适应飞蛾火焰优化算法,对SVM模型的核函数中的参数进行优化,确定最优参数c和σ,利用最优参数进行构建SVM模型,提高SVM模型预测数据的精度,建立起优化后的模型进行寿命预测;

步骤5:设置失效阈值,选择不同区间的测试样本使得初始预测时间点不同,预测到达失效阈值的退化曲线;

步骤6:通过计算概率密度函数得出最终的预测的寿命,并且与实际继电器贮存寿命进行对比,进行误差分析。

2.根据权利要求1所述基于AMFO算法和SVM算法继电器贮存寿命预测方法,其特征在于:所述步骤4中采用自适应飞蛾火焰优化算法,确定最优参数C和σ,利用最优参数进行构建SVM模型,包括如下步骤:步骤4‑1:对参数进行初始化,设置飞蛾种群大小n,搜索的空间维度d,最大迭代次数T以及火焰数量N,在空间内初始化飞蛾的位置;

步骤4‑2:矩阵OM储存着飞蛾的适应度值,矩阵M表示飞蛾的位置:mij=[bub(i)‑blb(i)]rand()+blb(i)其中bub(i)和blb(i)分别为第i个飞蛾位置的上限和下限;

步骤4‑3:矩阵OF储存着火焰的适应度值,矩阵F表示火焰的位置:步骤4‑4:计算个体的适应度值,并按照从小到大的顺序给所有个体排序,找出最优的飞蛾位置并将其赋值给火焰;

步骤4‑5:利用公式 更新动态自适应惯性权重以及火焰的位置,利用公式 减少火焰数量,其中ω为动态自适应权重因子,其中N为火焰数量的最大值,l为当前的迭代次数,T为最大迭代次数,迭代次数l=l+1;

步骤4‑6:将自适应步长公式 应用于飞蛾Mi和火焰Fj的距离公式中更新飞蛾与火焰的距离Di,其中l为当前的迭代次数,T为最大迭代次数,θ为参数;

pt

步骤4‑7:利用对数螺线函数公式S(Mi,Fj)=Di*e *cos2πt+ωFj更新飞蛾的位置,其中Mi和Fj分别飞蛾和火焰的位置,Di为更新后的飞蛾与火焰的距离,p为螺旋形状常数,ω为动态自适应权重因子,动态自适应权重因子和j个火焰相乘,是随着迭代次数的增加从1到0的非线性自适应减小,使飞蛾朝着正确的搜索方向前进,并有效提高算法的精度;

步骤4‑8:不断进行迭代更新,直到满足停止条件,输出整个迭代过程中火焰的最优位置以及所对应的适应度值,停止迭代搜索即算法结束,输出最优参数值;

步骤4‑9:根据最优的参数构建SVM模型。

3.根据权利要求1或2所述基于AMFO算法和SVM算法继电器贮存寿命预测方法,其特征在于:所述步骤4中的SVM模型的寿命预测的预测过程包括如下步骤:步骤4‑10‑1:对原始性能参数数据进行归一化处理,建立训练样本集;

步骤4‑10‑2:选择核函数及参数:不同的核函数选择会出现不同的SVM模型,参数的计算式 式中 和σy分别为平均值和方差;

步骤4‑10‑3:根据建立的SVM模型进行样本训练,进而对其进行预测,得到相关的预测结果,将输入样本代入模型中,进行分析,输出预测值;

步骤4‑10‑4:把预测值与实际值进行检验,如果对预测值不满意则返回第步骤4‑10‑3,反之则进行误差分析。

4.根据权利要求3所述基于AMFO算法和SVM算法继电器贮存寿命预测方法,其特征在于:在所述步骤4中采用的自适应飞蛾火焰优化算法引进了动态自适应步长因子α和动态自适应权重因子ω,表达形式分别为其中l为当前的迭代次数,T为最大迭代次数。

5.根据权利要求1所述基于AMFO算法和SVM算法继电器贮存寿命预测方法,其特征在于:所述步骤2中降维处理具体包括如下步骤:T

步骤2‑1:将原始性能参数数据进行向量标准化,构成P随机向量X=(x1,x2,...,xp) ,一T

共n个样本量,xi=(xt1,xi2,...,xip) ,然后进行标准变换: 最终构造矩阵Z实现矩阵标准化,其中

步骤2‑2:对标准化后的矩阵进行计算,从而求出相关系数矩阵步骤2‑3:求解R的特征方程|R‑γp|=0从而得到P个特征根,再确定主成分信息值来保证主成分的累计贡献率能够超过85%,对于每一个γp,解方程组Rb=γpb可以得到单位特征向量b;

步骤2‑4:将标准化后的指标变量zij转换为主成分: 其中bj为对应的第j列单位特征向量;

步骤2‑5:通过打分情况对步骤2‑4中的m个主成分进行加权求和,求得最终的综合评估数值,加权比规定为每一个主成分的方差贡献率,主成分分析前:其中

主成分分析后:

其中(a′1,a′2,a′3,...a′p)′是特征根的单元化特征向量,Fi为x的第i主成分且Fi是一组线性无关向量。

6.根据权利要求1所述基于AMFO算法和SVM算法继电器贮存寿命预测方法,其特征在于:所述步骤3训练集数据输入SVM模型训练学习步骤包括如下步骤:n

步骤3‑1:对于给定样本集(xi,yi),i=1,2,...,l,x∈R ,y∈{±2},超平面记作(ω*x)+b=0,为使分类面对所有样本正确分类并且具备分类间隔,就要求它满足如下约束:yi2

[(ω*x)+b]≥1,i=1,2,...,l,计算出分类间隔为2/||ω|| ,构造最优超平面的问题就转化为在约束式下求:

其中ω为超平面的法矢量,b为超平面偏差,ω′为ω的转置向量;

步骤3‑2:解决上述约束最优化问题,引入拉格朗日函数:为拉格朗日乘数,约束最优化问题的解由拉格朗日函数的鞍点决定,并且最优化问题的解在鞍点处满足对超平面的法矢量w和超平面偏差b的偏导为0,将该问题转化为相应的对偶问题即:且式中的αi为对应于每个数据样本中的拉格朗日乘数,且该因子具有以下关系* * *

解得最优解 其中α为支持向量,计算最优权值向量w 和最优偏置b分别为:

* *

得到最优分类超平面(ω*x)+b=0,而最优分类函数为:* * *

式中:w为最优权值向量、b为最优偏置、α为支持向量、 为支持向量中第j个值。