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基于改进elm算法的水电站数字孪生系统仿真实验

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粘接 2024年第7期51卷 185-188,192页

作者：胡恢武国家电投集团贵州金元威宁能源股份有限公司象鼻岭水电站贵州毕节553107

为提高水电站数字孪生系统信息物理融合网络安全检测的准确率,提出一种基于改进极限学习机(elm)的检测方法。以elm算法为基础检测算法,通过改进其加权方式,同时引入头脑风暴优化算法(BSO)确定elm的最佳输入权重和隐含层偏置参数;最后,... 详细信息

为提高水电站数字孪生系统信息物理融合网络安全检测的准确率,提出一种基于改进极限学习机(elm)的检测方法。以elm算法为基础检测算法,通过改进其加权方式,同时引入头脑风暴优化算法(BSO)确定elm的最佳输入权重和隐含层偏置参数;最后,将改进的elm算法应用于水电站CPS网络安全检测中。仿真结果表明,改进elm算法在数字孪生的CPS网络安全检测中具有明显的优势,检测准确率、检测率、召回率更高,误报率更低,且检测时间仅为0.39 s,表现出良好的实时性。改进的BSO-elm方法可实现水电站数字孪生系统CPS网络的安全检测,提高数字孪生系统的安全性。

关键词：数字孪生系统 CPS网络网络安全检测 elm算法 BSO算法

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elm算法中随机映射作用的实验研究

计算机工程 2012年第20期38卷 164-168页

作者：翟俊海李塔翟梦尧王熙照河北省机器学习与计算智能重点实验室河北保定071002 河北大学数学与计算机学院河北保定071002 河北大学工商学院河北保定071002

通过实验研究elm算法中随机映射的作用及神经网络中隐含层结点个数对网络泛化能力的影响。在35个数据集上进行实验,针对不同的数据集,找到网络的最优精度所对应的隐含层结点个数。实验结果表明,当随机映射使数据升维到一定维数时,网络... 详细信息

通过实验研究elm算法中随机映射的作用及神经网络中隐含层结点个数对网络泛化能力的影响。在35个数据集上进行实验,针对不同的数据集,找到网络的最优精度所对应的隐含层结点个数。实验结果表明,当随机映射使数据升维到一定维数时,网络性能得到提高。

关键词： elm算法随机映射神经网络隐含层偏置隐含层结点

基于Softplus激活函数和改进Fisher判别的elm算法

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北京工业大学学报 2015年第9期41卷 1341-1348页

作者：孙艳丰杨新东胡永利王萍北京工业大学城市交通学院多媒体与智能软件技术北京市重点实验室北京100124 哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨150080

在极限学习机(extreme learning machine,elm)网络中,对可加型隐单元的激活函数通常选择的是Sigmoid函数.因此,首先提出一种新型修正线性函数的近似平滑函数Softplus来替代它.Softplus激活函数因为更接近生物学的激活模型且具有一定的... 详细信息

在极限学习机(extreme learning machine,elm)网络中,对可加型隐单元的激活函数通常选择的是Sigmoid函数.因此,首先提出一种新型修正线性函数的近似平滑函数Softplus来替代它.Softplus激活函数因为更接近生物学的激活模型且具有一定的稀疏能力,可进一步优化网络性能.其次,为了使elm算法训练的网络具有更好的分类性能,考虑了类内距和类间距的约束,提出了基于改进Fisher判别约束的elm算法,从而使解析求得的输出权值更加利于分类,进一步改进了识别性能.最后,在手写数字库和人脸库上的实验证明了改进elm算法的可行性和优越性.

关键词： elm算法激活函数 Fisher判别

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在线序列elm算法及其发展

西北大学学报（自然科学版） 2012年第6期42卷 885-889,896页

作者：杨乐张瑞西北大学数学系陕西西安710127

目的综述在线序列elm算法及其改进,为相关研究者提供该研究方向的发展历史和最新结果。方法从在线序列elm的基本思想与基本理论出发,通过分析总结其优点与不足,概括基于不同角度的在线序列elm算法改进。结果对在线序列elm算法及其发展... 详细信息

目的综述在线序列elm算法及其改进,为相关研究者提供该研究方向的发展历史和最新结果。方法从在线序列elm的基本思想与基本理论出发,通过分析总结其优点与不足,概括基于不同角度的在线序列elm算法改进。结果对在线序列elm算法及其发展进行了全面系统的分析、归纳和总结。结论在线序列elm算法的主要发展方向可聚焦于:如何建立新的可调整网络结构的在线序列elm算法,以及如何提高算法稳定性两个方面。

关键词： elm算法在线序列elm算法网络结构算法稳定性

基于elm算法的羊肉水分含量的快速无损检测

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数学的实践与认识 2020年第8期50卷 94-102页

作者：张立欣李文华王顺王亚明塔里木大学信息工程学院新疆阿拉尔843300 京东数科北京101149

在近红外光谱900-1700nm的波长范围内采集南疆羊肉的光谱数据,来研究水分含量的快速无损检测.为减弱非目标因素对光谱的影响,采用SNV和去趋势法对光谱数据进行预处理.为降低建模的复杂度,去除共线性的影响,采用连续投影算法和相关系数... 详细信息

在近红外光谱900-1700nm的波长范围内采集南疆羊肉的光谱数据,来研究水分含量的快速无损检测.为减弱非目标因素对光谱的影响,采用SNV和去趋势法对光谱数据进行预处理.为降低建模的复杂度,去除共线性的影响,采用连续投影算法和相关系数法相结合选取8个特征波长变量,最后使用PLS和elm算法分别进行建模.实验表明,与采用全光谱波段建模相比,采用特征波长变量建模,PLS和elm算法的运行时间都大大缩短,并且在运行时间和预测精度上,elm算法均优于PLS算法.elm算法采用8个特征波段变量建模,预测精度达到0.9768,均方误差为4.4291e-04,相关系数为0.7603,运行时间可控制在1e-04s之下,这可为研发羊肉水分含量的便携式检测装置提供理论参考.

关键词：近红外光谱连续投影算法 PLS算法 elm算法

基于elm算法的复杂工件成品在线检验自动分类方法

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机床与液压 2017年第18期45卷 86-90页

作者：巫茜杨小义重庆理工大学计算机科学与工程学院重庆400054 重庆师范大学教育学院重庆401331

为解决工件成品因人工检验分类速度慢导致的高速自动化生产线效率低下,探讨了elm算法在工件成品在线检验自动分类中的应用。分析了速度失配的缘由,讨论了elm分类算法的原理与实现分类的流程,最后用几种分类算法类比结果证实了该算法的... 详细信息

为解决工件成品因人工检验分类速度慢导致的高速自动化生产线效率低下,探讨了elm算法在工件成品在线检验自动分类中的应用。分析了速度失配的缘由,讨论了elm分类算法的原理与实现分类的流程,最后用几种分类算法类比结果证实了该算法的高分类精度。应用结果表明：elm算法是一种解决高速自动化生产线产品检验分类的好方法。

关键词：复杂工件成品在线检验 elm算法自动分类

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软件可靠性计量模型及elm算法研究

软件可靠性计量模型及ELM算法研究

作者：朱厚英中国计量学院

学位级别：硕士

在过去的几十年里,软件已成为社会现代化进程中必不可少的要素,其应用不断渗透到社会发展的关键领域.随着社会智能化程度的提高,计算机软件的作用日益增加,对高风险、高安全性要求的行业来说,可靠性是软件的生命线.相对于硬件可靠性技... 详细信息

在过去的几十年里,软件已成为社会现代化进程中必不可少的要素,其应用不断渗透到社会发展的关键领域.随着社会智能化程度的提高,计算机软件的作用日益增加,对高风险、高安全性要求的行业来说,可靠性是软件的生命线.相对于硬件可靠性技术而言,软件可靠性技术仍处于初级阶段,无论是理论研究还是应用研究都非常不成熟,这也进一步引起了专家和学者对于软件可靠性研究的关注.至今,从软件错误发生的数学理论模型的角度进行软件可靠性研究,仍然是一个热门的研究方向. 在此学位论文中,在充分分析软件错误数据的基础上,以提出新模型和新方法为目的,将软件可靠性建模作为主要研究内容.在软件可靠性估计模型和方法等方面,本文有以下几点创新之处: 第一,基于混合递减排错率的软件可靠性新模型.在已被熟知的三种排错率模型基础上,提出了应用范围更广泛,与实际情况更吻合的模型.利用一阶差商和最小二乘的方法求解得到参数,最后基于公开数据集验证了模型的有效性.实验结果表明此模型更符合软件测试的实际,模型具有更广泛的应用价值. 第二,基于分段四次多项式的软件可靠性估计新模型.考虑到软件测试过程的长期性和复杂性以及软件失效数据本身的特点,在构造了分段四次多项式的基函数以及曲线的基础上,最终建立了基于分段四次多项式的软件可靠性模型.由于曲线良好的局部精确插值性质,模型在控制点处的输出与控制点重合,对国际公开的软件错误数据库的应用也证明了模型的有效性. 第三,新的机器学习技术的应用. elm（Extreme Learning Machine）算法作为最近受到广泛关注的学习算法,在其他领域已经有一定的应用,但在软件可靠性建模中还鲜有研究,可参考的文献很少.所以本研究工作首先改进了原始的elm算法中对权值和偏置值随机选取,提出了新的算法,并将此改进的elm算法对已知的函数进行逼近分析,之后对公开的数据库仿真实验.结果表明,这种全新的机器学习方法可以应用到软件可靠性估计,但性能有待更好的理论去完善提高.

关键词：软件可靠性数学模型计算方法机器学习 elm算法

基于elm算法的风速预测及其在平流层飞艇定点驻留控制中的应用

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基于ELM算法的风速预测及其在平流层飞艇定点驻留控制中的应用

作者：邱继辉厦门大学

学位级别：硕士

本文先对平流层随机风场中水平方向上的风速序列进行预测研究,再将平流层的风速预测结果应用到平流层飞艇的定点驻留控制。对以定点驻留为控制目标的平流层飞艇而言,其基本飞行方式为顶风飞行,而利用风速预测控制能有效地降低平流层随... 详细信息

本文先对平流层随机风场中水平方向上的风速序列进行预测研究,再将平流层的风速预测结果应用到平流层飞艇的定点驻留控制。对以定点驻留为控制目标的平流层飞艇而言,其基本飞行方式为顶风飞行,而利用风速预测控制能有效地降低平流层随机风场对飞艇定点驻留的不利影响,即提高了飞艇的定点驻留控制精度,减少了飞艇推进控制系统的能源消耗量,同时也保护了飞艇的电机系统。论文的主要研究内容如下:(1)针对风速序列的离线预测,建立了基于MS-EMD算法和elm算法的组合预测模型。首先,分析了掩膜经验模态分解(简称MS-EMD)算法的基本原理,并利用MS-EMD算法来降低风速序列的非平稳性;其次,详细介绍了极限学习机(简称elm)算法的风速预测流程,并对常用的BP神经网络预测算法以及elman神经网络预测算法进行比较说明。最后,利用上述三种预测算法分别对实测风速序列进行离线预测,且比较分析上述三种神经网络的风速预测结果,可知elm算法在风速序列的离线预测方面具有较大的优势。(2)针对风速序列的在线预测,建立了基于I-elm算法的风速在线滚动预测模型。首先,介绍了风速在线滚动预测原理;其次,将增量型极限学习机(简称I-elm)算法结合滚动预测原理来对实测风速序列进行在线预测,其中,I-elm算法是elm算法的改进形式;最后,得到风速序列的在线预测结果,并通过该预测结果说明了风速在线滚动预测模型的有效性。(3)针对平流层飞艇的高精度定点驻留控制,构造了该飞艇在随机风场中水平方向上的一维质点模型,且当飞艇通过PID控制器从距离目标原点较远处顶风飞回原点,并在原点处达到稳定状态,此时飞艇在原点的水平方向上会出现小幅振荡,即由于平流层随机风场的扰动而引起的稳态误差。然而,为了提高平流层飞艇的定点驻留控制精度,同时减少飞艇推进控制系统由于小幅振荡所带来的能源消耗量,在飞艇达到稳定状态之后,向飞艇的PID控制器中加入风速在线预测补偿量,也就是说,当平流层飞艇达到稳定状态之后,利用前馈-反馈PID控制器来对飞艇进行预测控制。为了说明所提控制方法的有效性,对上述两种控制器在平流层飞艇定点驻留上的控制效果进行比较分析。最后,由系统的仿真结果可知,利用前馈-反馈PID控制器能有效地减小平流层飞艇在水平方向上的振荡幅度,同时也能减少飞艇推进控制系统的能源消耗量,而且还能起到保护飞艇电机的作用,从而也体现出风速在线预测在平流层飞艇高精度定点驻留控制上的必要性。论文在以往的研究基础上提出了以下创新:首先,让MS-EMD算法与elm算法相结合并将其应用到风速序列的离线预测;其次,建立了基于I-elm算法的风速在线滚动预测模型;最后,将风速在线预测应用到平流层飞艇的高精度定点驻留控制,即采用前馈-反馈PID控制器来对飞艇进行预测控制。

关键词： elm算法风速预测平流层飞艇前馈-反馈PID控制器高精度定点驻留控制

基于elm算法的鲜活淡水鱼图像自动归类研究

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基于ELM算法的鲜活淡水鱼图像自动归类研究

作者：胡灿湘潭大学

学位级别：硕士

随着科学技术的飞速发展,越来越多的计算机技术应用于生活中的各行各业。我国养殖的淡水鱼种类繁多,传统的人工作业耗时耗力,将机器视觉技术用于水产养殖具有很大的优越性。在图像识别的各种研究方向中,鱼类识别一直是一个少有人涉及的... 详细信息

随着科学技术的飞速发展,越来越多的计算机技术应用于生活中的各行各业。我国养殖的淡水鱼种类繁多,传统的人工作业耗时耗力,将机器视觉技术用于水产养殖具有很大的优越性。在图像识别的各种研究方向中,鱼类识别一直是一个少有人涉及的领域。在以往的研究成果中,一些研究也谈及了鱼类识别问题,但实际问题要复杂得多。在鱼类物种的应用研究中,鱼类识别是研究的第一步,首要目的是要从背景复杂的图片中分割出鱼全身区域。在现有的研究中,进行图像预处理的图片一般是采集于某些特定实验环境下,背景较为单一,对鱼的朝向和状态都有一定的要求。但在本文中,图片部分来源于各大网站,部分来自自己采集,扩大了数据样本的范围,从某种程度上减少了对鱼类图片的依赖。本文的主要研究工作如下:(1)选取4种常见的淡水鱼共200张图像作为研究对象,采用四折交叉验证法将样本随机分成4个子集,每次将其中一个子集作为测试样本,其余的3个子集合作为训练样本。(2)针对鱼的特征提取,前期对鱼图像进行背景分割、图像灰度化、二值化、去噪处理和轮廓提取等预处理操作,得到淡水鱼的一系列处理图。(3)为了全面反映鱼的特征,从鱼的颜色、体型、纹理三个方面着手,基于RGB颜色分量、Hu不变矩、灰度共生矩阵提取了共计25特征值,最后对这些特征值进行主成分分析(PCA)降维处理,提取出6个主成分。(4)利用粒子群优化算法对影响极限学习机的隐含层的两个主要参数输入层权值和隐含层阈值进行优化,进而得到优化的极限学习机分类器。实验结果表明,PSOLM比elm、SVM、BP在识别准确率上有较大的提高,稳定性更好,且最后的分类识别结果准确率达到了96.67%,达到了预期的分类目标,即进行鲜活淡水鱼的自动归类具有实际的应用价值。

关键词：鱼类图像识别灰度共生矩阵几何不变矩主成分分析粒子群算法 elm算法