软测量技术为工业过程中重要变量及难测变量的预测提供了一个有效的解决办法。然而,由于工业过程的复杂化和高昂的数据获取成本,使得标记数据与未标记数据分布不平衡。此时,构建高性能的软测量模型成为一个挑战。针对这一问题,提出了一种基于时差的多输出tri-training异构软测量方法。通过构建一种新的tri-training框架,采用多输出的高斯过程回归(multi-output Gaussian process regression,MGPR)、相关向量机(multi-output relevance vector machine,MRVM)、最小二乘支持向量机(multi-output least squares support vector machine,MLSSVM)三种模型作为基线监督回归器,使用标记数据进行训练和迭代;同时,引入时间差分(time difference,TD)改进模型的动态特性,并通过卡尔曼滤波(Kalman filtering,KF)优化模型的参数,提高其预测性能;最后通过模拟污水处理平台(benchmark simulation model 1,BSM1)和实际污水处理厂对该模型进行了验证。结果表明,与传统的软测量建模方法相比,该模型能显著提高数据分布不平衡下软测量模型的自适应性和预测性能。
污水处理过程具有大时滞、非线性、多扰动等特点,运行过程中存在生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)等重要水质参数难以实时测量问题,软测量技术为解决该问题提供了有效方法。对此,文章提出基于人工蜂群算法的支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)建模方法。该方法利用蜂群算法对支持向量机的参数gamma和C进行寻优,找到使均方误差最小的超参数组合,以提高模型预测精度。同时,利用加州大学欧文分校(University of California Irvine,UCI)数据库中的污水生产数据验证该方法的有效性,结果表明该方法的实际应用效果好,可为工业生产中难以测量变量的监测提供技术支持。
