基于支持向量机的生物质气化过程研究

2011年第2期福建电脑基于支持向量机的生物质气化过程研究孙群,刘国璧(安徽电子信息职业技术学院安徽蚌埠233030)【摘要]:提出了一种基于支持向量机的生物质气化过程研究的新方法。采用竹子气化数据建立LSSVM模型,并验证最小二乘支持向量机方法在生物质气化过程建模中的适用性。结果表明:提出的LSSVM模型预测方法是有效的【关键词】: MATLAB支持向量机预测0、引言中得到的生物质竹子的气化试验数据如表-1所示。本将固体生物质转化为气体燃料称为生物质气化,文采用文献中数据建立气化过程模型,并验证最小二生物质气化是当今生物质能源利用技术研究的热点方乘支持向量机方法在生物质气化过程建模中的适用向,其基本原理是含碳物质在不充分氧化(燃烧)的情性。目的在于把此方法应用于不同生物质不同工况的况下,会产生出可燃的气体(CH4、H2、CO)气化过程建模。对生物质气化过程的建模研究主要集中在对生物序当比(化度(℃)“体熟山)气化数国气体产幸质的热解特性及流体动力特性等方面,缺乏针对其气0.00化过程特性描述的模型,因此不利于进一步实现生物如质气化过程的控制参数优化。本文建立了一种生物质:a-∞气化过程的LS-SVM模型,对生物质气化过程进行了近几年发展出了一种新的机器学习方法那就是。4a0研究1最小二乘支持向量机支持向量机叫 Support Vector Machine),它的核心内容a是 Vapnik等人在1992年至195年之间提出来的。支持向量机作为统计学习理论中比较新型的理论,与神表-1竹子的气化试验数据经网络等方法相比,SVM具有很强的学习能力和泛化从表1可见竹子的气化气热值分布规律:当量比能力。由于支持向量机具有泛化性能优异、全局收敛、(ER)增加,气化温度(和气化气热值都降低;相反当量样本维数不敏感、不依赖于经验信息等优势,因而其应比(ER)减小,气化温度(和气化气热值都升高用研究比较活跃4、模型的验证支持向量机的原理比较复杂,在很多文献中均有利用 MATLAB软件进行仿真实验,以竹子气化实详细的介绍,在此不再累述。验数据作为模型的训练和测试样本。表1中当量比分2、基于LS-SⅥM的气化过程模型的建立别为ER=02、ER=04、ER=06的12组数据作为模型为了便于模型的建立和验证,同时为了保证模型的训练数据,对模型进行训练。为了验证模型正确性,的通用性和正确性,本文建立一种简化的生物质气化对当量比ER=0.8的4组数据对应的气体热值、气化效过程的IS-SM模型,以当量比(ER)和气化温度(T)率和气体产率分别进行仿真分析。为模型输人,以气体热值( Lower Heating Value, LHV)、对于训练后的模型,最后把测试样本输人训练好气化效率( Gasification Efficiency)、气体产率( Gas Yield)的模型进行泛化能力的检验。气体热值、气化效率、气为模型输出。构建最小二乘支持向量机模型对气化过体产率的平均相对误差分别为02075%、0.575%、0程进行研究。15%。↓为型目右的污化能力和拟合效果3、模型测试数据选取在实际中国煤化工勿质气化过程进行我们知道,竹子的C、H含量是比较高的,所以竹子模拟预CNMHG率%)气体产率是比较适宜气化的生物质之一。文献采用自行设计小Nmkg的预测结果及相对误差如表2-表4所示。型流化床实验装置进行了一系列气化和热解实验,其由于本文中用于训练的样本数据较(下转第7页)基金项为秀数搪李校自然科学研充日:本支种书模柳种的生物质发电气化过充(201203011年第2期福建电脑7对于软件产业相对落后的我国,应该鼓励软件企业尤(2010-08-12)[2011-01-14hp/ news. cnet. com/830-其是中小型企业进行开源软件的开发。如今,在开源软306843-20013546-265hml件的法律保护还不甚完善以及开源模式还没完全成熟 (9 Letzing J. Microsoft says legal risk adds cost to Android/ou的现状下,使用开放源代码开发商业软件存在一定的010916201101-14h/www.marketwatch.com/sto-风险,这些风险不应被忽视,但也不应被夸大。了解风7/microsoft-says-android-adds-legal-risk-2010-09-16[10 Microsoft Corporation, Microsoft Announces Patent Agreement险,正视风险,采用合理规避策略在开放源代码基础 With HTC [EB/o(2010-04-2m01-01-14hup/w上开发拥有自主知识产权的商业软件,才是我国软件 microsoft. com/Presspass/press2010p71004-27 MSHTCPR企业在未来发展过程中应该重视的问题。[11] Reardon M. Apple sues HTC over iPhone patents[EB/OL]参考文献2010-03-02)[2011-01-14].htp:// news. cnet. com/83011基百科, Copyleft[EB/Ou2011-01-04(2011-25hp:10353-1046211694hml//zh. wikipedia. org/zh-cn/Copyleft.(121acobsen R. Appeal from the U.S. District Court for the2]新浪科技.绿坝被指侵犯知识产权及违反开源协议[EB/OL. Northern District of Califomia(EB/O②28-08-13)2011-01-(2009-06-15)(2011-01-12].http://tech.sina.com.cn/it/2009-24].http:/www.cafc.uscourts.gov/opinions/08-1001.pdf.06-15/08123178127shm.13]游云庭华硕易PC和开源软件的诉讼保护EB/OL2007-[3]新华网.美法院受理绿坝软件侵权案,原告索赔22亿美元12-13)p2011-01-24hp:/ yytbest. blog. techweb. com.cn/[eB/Ol].(2010-12-07)[2011-01-12].http://news.xinhuanet.archives/76com/ world/2010-12/07/c_13638833htm[14Brockmeier J. Most Android tablets fail at GPL compliance[EB/张平,张韬略开源软件与商业软件结合可能产生的问题及其o2010-12-302011-01-18].htp://www.networkworld对信息网络安全,20063:69-71com/community/most-androids-fail-gPl-compliance5]康小宁.除了专利,还是专利-2005年度 Linux World和Os.[15]中华人民共和国国家知识产权局(中华人民共和国商标法DL企业 Linux峰会U微电脑世界,2005):42-43(2001年修正)EB/OL](2007-3-29)[2011-01-14,htp/6dufFinK.ResultsofFirst-everLinuxPatentReviewAn-www.sipo.gov.cn/sipo/nfg/sb/fjxzfg/200703/20070329_147971nounced, Patent Insurance Offered by Open Source Risk Manage- htm.ment(eb/ol)(2004-08-02)[2011-01-12).http://www.os-[16jorAcLeCorporationLogoUsageGuidelines[eB/oL].(2011riskmanagement.com/press_releases/press_release_080204.pdf1-12)[2011-01-24].http://www.mysql.com/about/legal/trade-[]ParloffR. Microsoft claims sofware like Linux violates its patents mark. html[eB/Ol].(2007-05-14)(2011-01-14].http://money.cnn.com/[17]wikiPedia.MozillaCorporationsoftwarerebrandedbytheDe-magazines/fortune/fortune_archive/2007/05/28/100033867/index.bianproject[EB/OL].(2011-1-17)(2011-01-24).http:/wikipedia. org/wiki/Mozilla_Corporation_software_rebrand[8 Krazit T. Oracle sues Google over Android and Java[EB/OL]. e_by-the_Debian_project.(上接第13页)少,同时气体热值、气化效率数据值分布不均,所以有【4】方瑞明支持向量机理论及其应用分析M北京中国电力出些拟合结果误差值较大。本文中气体产率拟合结果较版社200好,误差小。本文方法的总体误差与其它模型相比,具表2气体热值回归测试结果及相对误差有较好的结果如果训练样本较多一些,拟合效果也会「当(实验()极报值)相对误(0.0002更好的。0.80000.05390.1500本模型选取的样本数据只有16组,样本数据较_08000.08380.08410.3700少同时气体热值、气化效率本身数据分布不均,使得0.8000.16970.3100有些拟合结果误差较大。总体来来看,本文建立的最小表3气化效率回归测试结果及相对误差当量(ER)[实验值(%)模拟值(%)相对误差(%)二乘支持向量机模型符合工程的要求,说明应用最小[08000007二乘支持向量机方法建立的气化过程模型可行有效。□08000.2580.256109000.31760.4300参考文献:0.80中国煤化工0.0800】龙斌基于支持向量机的刘翔110m栏成续预测U】天津体CNMHG对误差育学院学报2009,4(10):330-33当量实验km)拟值(kJ)相对误差%【2】谢军等中型流化床中的生物质气化卖验研究U太阳能□08000.90780.9102报,2007,28(1)86-900.80000.93860.94060【3】张加权典型城市生活垃圾俎分流化床热解气化特性及反应0800机理搪位论文]桃州:浙江大学2050.80001.0000.99850.1500