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专利号: 2023110117561
申请人: 齐鲁工业大学(山东省科学院)
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.面向X荧光品位分析仪的铜品位SCN建模算法,其特征在于,包括以下步骤:步骤Step1、采集实际铜矿浮选过程中XRF品位分析仪的数据,所述数据为独立观察样本的输入、输出数据,将采集的数据作为建立预测模型的历史样本数据库;

步骤Step2、进行数据预处理,剔除有缺失值或无效数据的样品,以及因人为错误而有测量偏差的样品,保留独立完整的观察样本;

步骤Step3、使用局部离群因子LOF方法对X空间进行异常值检测,获得数据集,数据集包括训练数据集和测试数据集;

步骤Step4、在标准SCN中引入广义M估计和L2正则化,重新定义SCN的损失函数,假设已经构建了一个有 个隐藏神经元的SCN,输出 可以计算为:其中 为输入数据集, , 和 分别为动态输入权重矩阵、输入偏置向量和输出权重向量, 是sigmoid激活函数;

遵循监督机制确定第 个隐藏神经元的输入权重和偏差:其中 是 和 之间的残差, 是随机参数, 选自区间 ,代表第 个神经元的候选参数, 且 ;

添加第 个隐藏层神经元后的输出权重 更新为:式中 , 和 ,

为 的优化解;

对于一个有 个样本的数据集,输入集 ,稳健的Mallows距离,其表达式如下:

其中 和 代表高塌陷点位置和分歧的稳健估计;

具有较大 的观测点可以被识别为杠杆点,基于稳健距离构建的权重向量 被表述为:改进模型的隐藏层神经元的输出权重 被更新为:具有L2正则化的鲁棒SCN的输出权重可以计算为:其中 是L2范数惩罚;

步骤Step5、所研究算法应用于估算铜浮选过程中最终产品的铜品位。

2.根据权利要求1所述的面向X荧光品位分析仪的铜品位SCN建模算法,其特征在于:所述步骤Step1中的预测模型包括15个输入变量作为解释变量,即三个波长色散计数率及其漂移系数,三个能量色散计数率及其漂移系数,以及三个补偿通道变量;解释变量通过最终产品的实测铜品位作为与其对应的响应变量。

3.根据权利要求1所述的面向X荧光品位分析仪的铜品位SCN建模算法,其特征在于,所述步骤Step3中异常值检测步骤如下:

3.1、对于每个样本,找到其k个最近邻点;

3.2、计算每个样本的局部可达密度LRD,即比较该样本与其k个最近邻点的距离;

3.3、将某样本的LRD与邻域中点的平均LRD进行比较,低的LRD和高的平均LRD会导致高的LOF值;

3.4、根据LOF值对所有样本进行排序,LOF值高的样本被认为是离群点。

4.根据权利要求1所述的面向X荧光品位分析仪的铜品位SCN建模算法,其特征在于,所述步骤Step4包括:

4.1、建立标准SCN结构;

 假设 和 分别代表输入数据集的大小和维度,输入数据集 ,其中 ,

输出数据集

分别为动态输入权重矩阵、输入偏置向量和输出权重向量,是隐藏神经元的最大数量,建立SCN的结构过程如下:

4.1.1、假设已经构建了一个有 个隐藏神经元的SCN,输出 可以计算为 (1)

式中 ,

sigmoid激活函数;

4.1.2、遵循监督机制确定第 个隐藏神经元的输入权重和偏差 (2)

 其中 是 和 之间的残差,随机参数 和 选自区间

, 代表第 个神经元的候选参数 且 ,如果存在任何 ,则选择产生最大 的 作为最优参数,分别将它们添加到 和 ;

4.1.3、添加第 个隐藏层神经元后的输出权重 更新为 (3)

式中 , 和 ,

为 的优化解;

4.1.4、继续添加隐藏神经元直到 低于一定的容忍水平或 。

5.根据权利要求4所述的面向X荧光品位分析仪的铜品位SCN建模算法,其特征在于,所述步骤Step4包括:

4.2、引入广义M估计方法:

对于一个有 个样本的数据集,输入集 ,稳健的Mallows距离,其表达式如下:

(4)

式中 和 代表高塌陷点位置和分歧的稳健估计;具有较大 的观测点可以被识别为杠杆点,基于稳健距离构建的权重向量 被表述为: (5)

原始数据集 和 可以转化为 ;

4.3、利用广义M估计方法改进SCN:改进模型的隐藏层神经元的输出权重 被更新为 (6)

原始数据集 和 的加权最小二乘法问题就可以简化为转换后的数据集 和的最小二乘法问题;

4.4、利用L2正则化技术改进所述4.3中已通过广义M估计方法改进的SCN:具有L2正则化的鲁棒SCN的输出权重可以计算为 (7)

其中 是L2范数惩罚;

4.5、网格搜索和交叉验证确定最佳 ;

4.6、根据所述4.4中等式(7)计算输出权重,增加隐藏层神经元并更新残差,直到满足结束条件。