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一种新颖的小样本整体趋势扩散技术
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP181[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]北京化工大学经济管理学院,北京100029, [2]北京化工大学信息科学与技术学院,北京100029
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(71433001).
中文摘要:

基于数据驱动的生产过程建模、优化与控制是当今学术界与企业界的研究与应用热点。大数据时代小样本问题不可忽视。针对诸如人工神经网络(ANNs)、极限学习机(ELMs)等传统建模方法在小样本条件下难以获得较高的学习精度,提出了一种新颖的多分布整体趋势扩散技术(multi-distribution mega-trend-diffusion,MD-MTD)用于提升小样本学习精度。通过整体扩散技术推估小样本属性可接受范围,在整体趋势扩散的基础上,增加了均匀分布和三角分布描述小样本数据特性,生成虚拟样本,填补小样本数据点间的信息间隔。利用标准函数产生标准样本,在正交实验和不均匀样本实验下论证了MD-MTD的合理性和有效性,用MLCC和PTA两个实际的工业数据集进一步验证了MD-MTD的实用性。实验结果表明,MD-MTD能提高小样本学习精度8%以上。

英文摘要:

Process modeling, optimization and control methods based on data-driven attract attention to both academic community and business circles in terms of its research domains and applications. Even in Big Data era, small sample problems cannot be ignored. In view of the difficulty of obtaining high learning accuracy with small-sample-set using traditional modeling methods, such as artificial neural networks (ANNs), extreme learning machine (ELMs), etc., a novel technology of multi-distribution mega-trend-diffusion (MD-MTD) is proposed to improve the learning accuracy of small-sample-set. The mega-trend-diffusion (MTD) is employed to estimate the acceptable range of the attribution of small sample. The uniform distribution and triangular distribution are added based on MTD to describe data characteristics, which are used to generate virtual samples and fill information gaps among observations in small sample. A benchmarking function is utilized to generate benchmarking samples under the orthogonal test and inhomogeneous sample test in order to verify the reasonability and effectiveness of the MD-MTD, and two industrial real-world datasets include MLCC and PTA are used to further confirm the practicability of the MD-MTD. The results of the validation tests manifest that the proposed MD-MTD can improve the learning accuracy of more than 8% for small sample.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185