一种随机配置网络软测量模型的稀疏学习方法
CSTR:
作者:
作者单位:

1. 盐城工学院 电气工程学院,江苏 盐城 224051;2. 中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116;\hspace{3pt};3. 中国矿业大学 人工智能研究院,江苏 徐州 221116

作者简介:

通讯作者:

E-mail: daiwei$_{-}$neu@126.com.

中图分类号:

TP18

基金项目:

国家自然科学基金项目(62003293,61973306,62003292);江苏省自然科学基金项目(BK20191043, BK20200086);盐城工学院校级科研项目(xjr2019018);东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室开放课题(2020-KF-21-10).


A sparse learning method for SCN soft measurement model
Author:
Affiliation:

1. School of Electrical Engineering,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China;2. School of Information and Control Engineering,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China;3. Artificial Intelligence Research Institute,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China

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    摘要:

    随机配置网络(SCN)构建一个不等式约束条件对隐性参数进行随机分配,同时对其范围进行自适应选择,具有收敛速度快、建模精度高等优点.由于随机算法的本质特性,不可避免产生低值、冗余节点,为提高SCN软测量模型的稀疏性,提出一种简约随机配置网络(PSCN).PSCN在网络增量构建目标函数中引入$L_1$范数,建立一个新的不等式约束条件来保障隐性节点的生成质量.并进一步针对新建目标函数的非凸性和非光滑性,采用交替方向乘子法(ADMM)对整个PSCN网络的输出权重进行更新.最后,将所提出方法应用于基准数据集和实际工业过程软测量问题中,结果表明该方法可有效简化模型结构,同时具有较高的泛化性能.

    Abstract:

    For the stochastic configuration network(SCN), it randomly produces the hidden parameters and adaptively selects their scopes using an inequality constraint. As a result, the SCN exhibits superior performance in convergence speed and modeling accuracy. It is inevitable to produce low-value and redundant hidden nodes due to the inherent feature of a randomized algorithm. To improve the sparsity of the SCN soft sensor model, a parsimonious stochastic configuration network(PSCN) is proposed in this paper. The $L_1$ norm is plugged into the cost function of the PSCN, and a new inequality constraint is built to obtain the high-quality hidden nodes. Next, considering the non-smoothness and non-convexity of the cost function with $L_1$ norm, the alternating direction method of multipliers(ADMM) is employed to update the output weights of the whole network. Finally, the proposed method is applied to benchmark data sets and soft measurement issue in industrial process, and simulation results show that it can effectively simplify the network structure and possess the higher generalization.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

王前进,代伟,陆群,等.一种随机配置网络软测量模型的稀疏学习方法[J].控制与决策,2022,37(12):3171-3182

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  • 在线发布日期: 2022-11-17
  • 出版日期: 2022-12-20
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