本文關(guān)鍵詞：面向軟測量的發(fā)酵過程變量選擇和數(shù)據(jù)降維研究　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來,電子鼻和近紅外光譜等無損檢測技術(shù)以其非破壞性、互容性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛于應(yīng)用食品、藥品等加工過程參數(shù)檢測。然而,直接將基于電子鼻和近紅外光譜提取的數(shù)據(jù)用于模型建立和預(yù)測,往往存在變量過多,模型計(jì)算復(fù)雜度高等問題。因此,在建模過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維十分重要。本文針對固態(tài)發(fā)酵過程,著重解決電子鼻和近紅外光譜特征變量過多,計(jì)算復(fù)雜度高等問題,為實(shí)現(xiàn)固態(tài)發(fā)酵過程在線監(jiān)測提供研究基礎(chǔ)。具體研究工作如下:(1)針對電子鼻傳感器陣列具有交叉敏感性、信息冗余等問題,提出一種基于電子鼻的傳感器陣列二級優(yōu)化方法。首先將主成分分析與相似性因子相結(jié)合對傳感器陣列作一級優(yōu)化,之后再使用序列前向選擇算法對傳感器陣列二級優(yōu)化。將所提方法應(yīng)用于蛋白飼料固態(tài)發(fā)酵過程監(jiān)控,并將其與傳統(tǒng)陣列優(yōu)化方法進(jìn)行對比,選用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、線性判別分析等建模方法分別對比其預(yù)測精度及變量選擇個(gè)數(shù),結(jié)果表明所提方法在電子鼻傳感器陣列優(yōu)化中具有一定優(yōu)越性與適用性。(2)針對近紅外光譜特征變量多,光譜信息間存在嚴(yán)重共線性問題。本文提出基于siPLS-LASSO的近紅外光譜特征選擇方法,并建立偏最小二乘校正模型預(yù)測蛋白飼料固態(tài)發(fā)酵過程pH值。該方法能克服LASSO與siPLS存在的不足,首先使用siPLS方法選擇最佳光譜子區(qū)間,然后在最佳光譜子區(qū)間內(nèi)使用LASSO進(jìn)一步篩選特征光譜。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)變量選擇方法相比較,si PLS-LASSO方法在計(jì)算精度和響應(yīng)時(shí)間上都有明顯優(yōu)勢。因此,siPLS-LASSO是一種有效的特征波長選擇算法。(3)為提取近紅外光譜深層信息,本章使用深度學(xué)習(xí)的三種典型模型——卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度玻爾茲曼機(jī)和堆棧自編碼網(wǎng)絡(luò)等分別對光譜數(shù)據(jù)降維處理,為獲得更簡潔穩(wěn)定的固態(tài)發(fā)酵預(yù)測模型,將處理后得到的特征向量經(jīng)遺傳算法進(jìn)一步降維,建立支持向量機(jī)模型預(yù)測蛋白飼料固態(tài)發(fā)酵過程pH值。結(jié)果表明:深度學(xué)習(xí)算法可以自動學(xué)習(xí)獲得不同層次的特征表示,降低模型變量個(gè)數(shù)。同時(shí),與傳統(tǒng)特征降維方法的結(jié)合有助于對低維空間變量作進(jìn)一步篩選,減少建模時(shí)間,提高預(yù)測精度。
[Abstract]:This paper presents a new method for optimizing the solid state fermentation process by using siPLS - LASSO .

【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1396039