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专利号: 2020101640392
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于混合隐朴素贝叶斯模型的异常检测方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:变量选择,具体包括如下步骤:步骤1.1:对于n次采样的历史数据集 其中i表示采样时间,X为历史数据,y为对应的标签,xi为X第i时刻的值,yi为y第i时刻的值,yi∈{1,2,...,K},K为X的总类别数,xi包含p维特征, 表示维度,将x根据连续变量和二值变量的特征划分为xc和xb;x为xi的实际取值,连续变量集xc包含p1个特征,二值变量集xb包含p2个特征;

步骤1.2:当xj∈xc时假设

其中,xj为xc的第j个特征,k为i时刻采样数据xi所对应的工况类别标签,Pc(xj|yi=k)为连续变量的条件概率密度函数,μkj为第j个变量在k标签下的均值,σkj为第j个变量在k标签下的标准差;

当xj∈xb时假设

其中,xj为xb的第j个特征,Pb(xj|yi=k)为二值变量的条件概率,θkj为第j个变量在k标签下的响应函数;

步骤1.3:通过公式(3)和(4)对连续变量参数进行估计:其中,πik=1{yi=k},xij为xi的第j个分量; 为标签k下第j个变量的均值的估计值,xij为i时刻第j个变量的值, 为标签k下第j个变量的标准差的估计值;

步骤1.4:通过公式(5)和(6)对二值变量的先验概率 和响应概率 进行估计:步骤1.5:假设 对1≤k≤c‑1按公式(7)进行处理:其中,πik=1{yi=k},c为标签值, 为先验概率的双截断估计,n为采样总数;当k=c时,

同理假设 对1≤k≤c‑1按公式(9)进行处理:θcj为标签c下第j个变量的响应函数, 为θcj的双截断估计值;

当k=c时,

其中,ξ为大于零的小正数;

步骤1.6:根据公式(11),计算每一个二值变量的响应概率步骤1.7:根据公式(12),计算每一个二值变量的指标值步骤1.8:根据公式(13),计算每一个连续变量的不同两工况之间的KL散度DKL:步骤1.9:根据 和DKL的大小,按降序对连续变量和二值变量分别进行排序,分别取前d个变量进行后续离线建模和在线检测;

步骤2:离线建模,具体包括如下步骤:步骤2.1:当xj,xj′∈xb,根据公式(14),计算条件互信息:其中,P(y)为先验概率,P(xj,xj′|y),P(xj,xj′|y),P(xj|y),P(xj′|y)为条件概率;

CMI(xj,xj′|y)为已知y的情况下xj和xj′的条件互信息;

步骤2.2:当xj,xj′∈xc,根据公式(15),计算条件互信息:其中,P(y)为先验概率,P(xj,xj′|y),P(xj,xj′|y),P(xj|y),P(xj′|y)为条件概率密度函数;

CMI(xj,xj′|y)为已知y的情况下xj和xj′的条件互信息;

步骤2.3:当xj∈xb,xj′∈xc,根据公式(16),计算条件互信息:其中,P(y)为先验概率,P(xj,xj′|y),P(xj,xj′|y),P(xj|y),P(xj′|y)为条件概率密度函数;

步骤2.4:根据公式(17),计算权值系数wj′j,并对权值系数进行归一化处理;

步骤2.5:根据历史数据计算条件概率P(xj|xj′,yi=k);

步骤2.6:根据公式(18),计算考虑了变量之间相关性的条件概率P′(xj|yi=k):步骤3:在线故障检测,具体包括如下步骤:步骤3.1:根据公式(19),计算采样数据隶属于各个标签的概率:步骤3.2:取各个标签概率中概率最大的标签作为采样数据的预测标签;

若:预测标签与正常数据标签相同,则认定为正常,预测标签与故障数据标签一致,否则认为发生故障。