CN104881705A - 一种基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法。针对单一预测模型的局限性，本发明提出一种最优灰色最小二乘支持向量机预测模型，采用引入混沌序列和遗传算法交叉思想的万有引力搜索算法来优化最小二乘支持向量机参数和该组合预测模型的权值，并将本发明的组合预测模型应用到火电厂一次风机的状态趋势预测中,结果表明该模型比单一模型具有更高的预测精度，对火电厂一次风机的状态趋势有重要意义。

Description

一种基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法

技术领域

本发明涉及一种预测一次风机状态趋势的方法，尤其涉及一种基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法。

背景技术

工程实际中，对同一个预测对象可以有不同的预测方法，其预测精度也不同。任何一种预测模型都具有独立的信息，舍弃它都意味着丢失一种宝贵的信息资源。近年来，组合预测方法已经成为预测领域中一个重要的研究方向，组合预测模型是对各个单一模型进行适当组合，弥补单一模型的局限性，有利于综合各种方法提供的有用信息，提高预测精度。

在火力发电厂中的风机设备是非常重要的组成部分，它能否平稳安全的运行以及在出现问题之前提前预警是现在火力发电厂研究的重要问题。如上述提到单一的预测模型会有诸多的缺陷问题导致预测偏差较大，因此，为了能在不影响电厂正常运转的情况下预测一次风机的状态趋势，迫切需要研究一种预测一次风机状态趋势的方法。

发明内容

针对单一预测模型的在一次风机状态趋势预测的局限性问题，本发明研制一种于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法。

本发明其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建GM(1，1)模型，并预测到规定步数为止。

(2)构建LSSVM模型，并预测到规定的步数为止。

(3)根据最优权重系数，得到组合预测模型的预测值。

(4)将步骤(1)和(2)中的预测步数的真实值代入时间序列X_N，并除去 X_N中最老数据，得到新的时间序列，返回步骤1循环，直至预测到规定时刻为止。

上述步骤中，所述构建GM(1，1)模型为灰色预测模型可以直接处理非平稳序列；

所述构建LSSVM模型为最小二乘支持向量机具有较好的描述复杂非线性函数的能力；

所述最优权重系数其获取过程为先建立GM(1，1)模型和LSSVM模型，再利用CGSA(混沌万有引力搜索算法)优化LSSVM参数得到优化后的惩罚系数C，核参数σ，利用CGSA得到优化后的组合预测模型的权重ω₁和ω₂；

所述最优组合模型为最优灰色和最小二乘支持向量机预测模型的组合。

附图说明

图1是基于混沌万有引力搜索算法的SVM参数优化及应用的实施流程图。

图2是电厂一次风机轴承X向振动真实数据图。

图3是2014年3月1日各种模型预测结果图。

图4是2014年4月1日各种模型预测结果图。

图5是2014年5月1日各种模型预测结果图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行更为详细描述。在以下的描述中，当已有的现有技术的详细描述也许会淡化本发明的主题内容时，这些描述在这儿将被忽略。

图1是本发明基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法的一种具体实施方式流程图。在本实施例中，本发明的基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法包括以下步骤：

某火电厂1#机组的一次风机轴承X向振动数据(采样周期1min)显示如图2所示(火电厂一次风机有29个测点，都可以用该组合预测模型进行预测，由于该设备主测点和最能表征设备劣化趋势的测点是振动测点，因此本文以振动作为主要的研究对象)。

分别选取2014年3月1日、2014年4月1日、2014年5月1日8:00之前的100个真实数据作为初始的时间序列训练样本，预测8:01-13:00的状态趋势变化，OGLSSVM预测过程如下：

首先，根据时间序列训练样本得到最优权重系数组合，步骤如下：

1.建立GM(1，1)模型；

2.建立LSSVM模型：利用CGSA优化LSSVM参数，得到优化后的惩罚系数C，核参数σ； 

3.利用CGSA得到优化后的组合预测模型的权重ω₁，ω₂。

然后，预测三个日期8:01-13:00的状态趋势变化，预测步数为3，并分别与GM(1，1)模型、LSSVM模型进行比较，结果如图4-图5所示。

分析图3-图5可得，某些时候LSSVM模型的预测效果比GM(1，1)模型好；而某些时候GM(1，1)模型预测效果却比LSSVM模型好。综合图3-图5可得，OGLSSVM模型结合了GM(1，1)模型和LSSVM模型的优点，从而提高了预测精度。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，但应当清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建GM(1，1)模型，并预测到规定步数为止。(2)构建LSSVM模型，并预测到规定的步数为止。(3)根据最优权重系数，得到组合预测模型的预测值。(4)将步骤(1)和(2)中的预测步数的真实值代入时间序列X_N，并除去X_N中最老数据，得到新的时间序列，返回步骤1循环，直至预测到规定时刻为止。

2.根据权利要求1所述的一种基于最优组合模型预测一次风机状态趋势的方法其特征在于：

所述构建GM(1，1)模型为灰色预测模型可以直接处理非平稳序列；

所述构建LSSVM模型为最小二乘支持向量机具有较好的描述复杂非线性函数的能力；

所述最优权重系数其获取过程为先建立GM(1，1)模型和LSSVM模型，再利用CGSA(混沌万有引力搜索算法)优化LSSVM参数得到优化后的惩罚系数C，核参数σ，利用CGSA得到优化后的组合预测模型的权重ω₁和ω₂；

所述最优组合模型为最优灰色和最小二乘支持向量机预测模型的组合。