基于分层聚类的支持向量机模拟电路故障诊断_论文


第3 2卷 第 9期  四 川 兵 工 学 报  21 0 1年 9月   【 自动化技术】   基 于 分 层 聚 类 的 支 持 向 量 机 模 拟 电 路 故 障 诊 断  罗沛 清 , 梁青 阳, 江钦龙 , 孙  哲  ( 军航空大 学 , 春 空 长 1 02 ) 3 0 2  摘要 : 出分层聚类与支持 向量机集成 的算法 , 提 以多级二叉树结构 的 S M实现故 障的分级诊 断。根据最大间隔距离  V 原则 , 对各 故障模式 电路特征 的逐 次聚类二分获得二叉树 , 使每个节点 的 S M具有最大分类 间隔 , V 减少 了误差 积累 ,   从而优化 了 S M 的组合策 略。聚类上利用遗传粒子群算 法对样本 进行聚类 。经模拟 电路仿真结 果显示 , V 该方 法与  一 对一 、 对多方法相 比, 一 在不影响分类精度下 , 减少测试时 间 , 降低模型复杂度 。   文献标识码 :   A 文章编号 :0 6— 7 7 2 1 )9— 0 2— 4 10 0 0 (0 1 0 0 9 0  T= {  ,  , , ,  }∈ ( Y   ( Y ) … ( Y)   X, ), ∈X = R , ∈ Y = { ,一1 ,  Y 1 }i= 1 … , , l   关键词 : 持向量机 ; 支 多分类 ; 遗传粒子 群算 法  中图分类号 :P 2   T 27 模拟电路广泛应 用于 军工 、 自动控 制 、 家用 电器 … 等各  个方面 。模拟 电路 故 障 占了 电子 设备 故 障的绝 大部 分 。在  模 拟电路故障诊断经 典方 法上 主要 是故 障字 典法 和参 数辨  识法, 通过求解 网络 中所有 元件 的实 际值来 确定 故 障元 件。   构造并求解最优化问题  n 这些 方法要求测试节点多 , 计算量 大 , 难以付诸 实际应 用。 故   随着模 式识别技术 的发展 , 小波分析结 合神经 网络 以及 支持  向量机等技术应 用到 模拟 电路故 障诊 断 上。与传 统方 法相  比, 模式识 别方法不需 要 电路 的朴树 结构 , 对非 线性 电路  在 故障准确率 以及 实用 性上 都有一 定 的发展 。但是 神经 网络  在诊断过程 中普遍存 在 网络收敛 速度 慢 , 容易 收敛 于 “ 局部  最优值”, 网络结构 设计 没有理 论依 据 的缺点 。基于 支持  且 向量机 (up  ̄vco m cie S M) sp o et   ahn ,V 的故 障诊 断方法建立 了  r 套较好的有 限样本 下 机 器学 习 的理 论 框架 和 通 用方 法。   计算  得 到 最 优 解  丢  ” c 一  砉l   骞   ?   s. ∑Y =  . t   0 ≥ 0, : 1, ,  i … l () 1  (   2) O = (   …, ) L    】,     l   W  = 一 l: ∑y X   i   l   () 3   () 4   () 5  该方法有严格 的理论 基础 , 好地解决 了小样本 、 较 非线性 、 高  维数和局部极小点 等问题 , 一定程 度上能够 克服神 经网路故  I   b  =∑Y ( x      j ) 构造分划超平面  (   ? )+b : 0 W       障诊断方法 的缺 陷 。但 是支 持 向量机 用于模 拟 电路故 障诊  断时 , 多分类组合决策对分类正 确率及诊 断时 间有很大影  其 响 。针对二叉树支持 向量 机具有测试 时间短 , 但是结 构难 以  得到决策函数  / ) =sn (   ? )+b     g (W    ) 12 对 线 性 不 可 分 问 题  . () 6  确定的特点 , 本文将 遗传粒 子群 算法 对故 障 特征进 行 聚类 ,   优 化 支 持 向量 机 的结 构 。   对线性不可分 问题 , 将输入空 间映射到一个 高维特 征空  1 支 持 向 量 机  支持 向量 机  是一种建 立在 统计 学 习理论 上 的新 型 学  间 , 高维空间 中进行 划分 , 并不 是直 接在 高位 空间 划分  在 但 样本 , 而是 通过 内积运算在特征空 间中通过最 大化分类 间隔  来构造最优分类超平 面。   支持 向量机 中采用不 同的核函数将形 成不 同的算法 ,   目 前研究最多 的核 函数 主要 有以下 3类 :   径 向基 核 k , ) x (一 l — l   ) (   =ep   l   I /   () 7  () 8  习机器 , 通过核 函数 , 将输入空 间映射 到一个 高维特 征空 间,   然后在特征空 间中通过 最大 化分 类间 隔来 构造最 优分 类超  平面 。   1 1 对 线 性 可 分 问题  . 其 中  为核 宽 度 。   多 项 式 核 k x  )=ep (, x (一( ? )+c     ) 支持 向量机 通过 以下 算法决 定最 优分 类超 平 面。设 已  知 训 练 集  其 中 d=12 … , ,I0 。 ,, n c >   收 稿 日期 : 1 0 2 1— 7—0  0 6 作者简介 : 罗沛清 (9 4 ) 男 , 18 一 , 硕士研究生 , 主要从事故障诊断技术研究 。   罗沛 清 , : 于分层 聚 类 的 支持 向量 机模 拟 电路 故 障诊 断  等 基 s mo i i g d核 k , )= a  ( ( ? )+   (  tnh k     ) () 9  9  3 子群 的位置转移 思想 ¨ 其寻优过程 更有效 率 ,  , 所得 到的解  精度更高 。由于分层 聚类 问题不 同于一般 的组 合优化 问题 ,   因此在应用 遗传 粒 子群 算 法求 解 分

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