一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法与流程

技术特征：
1.一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，采集水泥搅拌机的运行过程状态数据和稳定性数据；步骤2，对所述运行过程状态数据进行预处理，得到参数矩阵a；步骤3，根据参数矩阵a，使用奇异值分解法得到新参数矩阵a
*
；步骤4，将所述稳定性数据加入新参数矩阵a
*
，得到数据集b并作为自变量，将对应的水泥搅拌机消耗的总能耗值作为因变量，使用高斯径向基函数作为核函数，构建水泥搅拌机能耗模型。2.根据权利要求1所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤1中，所述运行过程状态数据包括：工作电流、阻抗、轴功率、桨叶排液量、压头、桨叶直径、搅拌转速、进料量、出料量、骨料平均粒径；所述稳定性数据包括：工作电压、工作频率。3.根据权利要求2所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2.1，从运行过程状态数据中提取各数据的特征值；步骤2.2，对所述特征值数据，采用z
‑
score标准化方法，以如下关系式进行归一化处理：式中，x表示某一项数据的特征值，表示某一项数据的平均值，σ表示某一项数据的标准差，x
*
为归一化处理后得到的数据；步骤2.3，将归一化处理后的各数据特征值进行向量化处理，得到参数矩阵a。4.根据权利要求3所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤2.1中，对于搅拌转速、进料量、出料量、桨叶直径，均取实际值作为特征值；对于轴功率、压头、桨叶直径、骨料平均粒径，均取平均值作为特征值；根据工作电流，提取搅拌机的启动峰值电流和达到电流波动不超过5％的稳定阶段所用的电流稳定时间作为特征值；提取桨叶排液量以及桨叶排液量的平均变化率作为特征值。5.根据权利要求4所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤2.2中，对于以实际值作为特征值的各数据，即搅拌转速、进料量、出料量不进行归一化处理。6.根据权利要求3所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤2.3中，所述向量化，即将归一化处理后的各数据特征值，按进料量、出料量、启动峰值电流、电流稳定时间、轴功率、桨叶排液量、压头、桨叶直径、搅拌转速、桨叶排液量变化
率和骨料平均粒径的顺序依次放入参数矩阵a中。7.根据权利要求3所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3.1，根据参数矩阵a构建第一方阵aa
t
和第二方阵a
t
a；步骤3.2，求解第一方阵aa
t
的第一特征值u
i
和第一特征向量、第二方阵a
t
a的第二特征值v
i
和第二特征向量；步骤3.3，利用第一特征向量构建维数为m
×
m的左奇异矩阵u，利用第二特征向量构建维数为n
×
n的右奇异矩阵v；步骤3.4，以如下关系式计算奇异值矩阵的对角元δ
i
，所得对角元δ
i
按从大到小排列组成奇异值矩阵：步骤3.5，选取k值，使得奇异值矩阵中前k列奇异值之和与全部奇异值之和之比大于等于95％；在右奇异矩阵v中取前k行组成新的右矩阵v
*
；步骤3.6，以如下关系式计算得到新参数矩阵a
*
：a
*
＝a(v
*
)
t
新参数矩阵a
*
是参数矩阵a的降维后结果。8.根据权利要求1所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤4包括：步骤4.1，选择径向基函数作为核函数，构建支持向量回归机的模型，其中，所述径向基函数为高斯核函数，满足如下关系式：式中，x和x
′
表示两个不同的向量，τ表示高斯滤波器带宽；步骤4.2，在新参数矩阵a
*
中，加入工作电压和工作频率的特征值数据，得到数据集b作为自变量，即水泥搅拌机能耗模型的输入数据集；以水泥搅拌机的总能耗作为水泥搅拌机能耗模型的输出数据集；步骤4.3，将输入数据集划分为训练集和测试集；步骤4.4，使用训练集对水泥搅拌机能耗模型进行训练；步骤4.5，使用测试集对训练好的模型进行测试，使得模型输出的总能耗的预测值和真实值之间的误差不大于5％。9.根据权利要求1所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤4.2中，提取一段工作时间内工作电压和工作频率的平均值作为特征值。10.根据权利要求1所述的一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，其特征在于，步骤4.4中，基于k折交叉验证法，将训练集分成k折；选其中一折数据作为验证集，其他
k
‑
1折数据作为训练集，进行训练和验证；然后，换另一折数据作为验证集，其他k
‑
1折数据作为训练集；直到每一折数据都作过验证集后，得到训练好的模型。

技术总结
一种基于支持向量回归机的水泥搅拌机能耗建模方法，包括：(1)采集水泥搅拌机的运行过程状态数据和稳定性数据；(2)对运行过程状态数据进行预处理，得到参数矩阵A；(3)根据参数矩阵A，使用奇异值分解法得到新参数矩阵A


技术研发人员：陈宇沁 杨世海 陈铭明 孔月萍 李波 方凯杰 刘恬畅 黄艺璇
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2021/12/13