摘要
在分布式控制系统(DCS)中,传统的故障检测方法依赖于人工检查或基于模型的技术,这些方法不仅耗时,而且在处理复杂的工业数据时效果不佳。虽然支持向量机(SVM)提供了有希望的替代方案,但其在工业环境中的实际应用却受到两个根本性问题的限制:需要大量的标记数据集,以及容易过拟合的问题。本文介绍了一种名为功率支持向量机(PSVM)的新颖集成算法,该算法能够确定最优的训练数据集,并识别出过拟合的阈值。PSVM采用三阶段机制:首先,使用立方型SVM、二次型SVM和K最近邻算法在初始的10%数据集上训练三个互补的分类器;其次,将这三种方法都误分类的样本加入进来,从而实现快速收敛;最后,通过监测各次迭代中的准确率变化来确定过拟合阈值。PSVM通过开放平台通信协议在一家天然气精炼厂的DCS系统中得到了实现,同时也在干豆数据集(13,611个样本,7个类别,数据不平衡比例为6.8:1)上进行了验证。在天然气精炼厂中,PSVM的故障检测准确率为99.8%(95%置信区间:[99.2%,100%]),显著优于传统SVM的94.8%(p?0.01)。在干豆数据集上,PSVM仅使用1722个样本(占训练数据的13%)就达到了96.2%的准确率,而传统SVM的准确率为93.1%,如此看来,PSVM在数据量减少87%的情况下仍提升了3.1%的准确率。该算法在数据使用率为12.6%时就能识别出过拟合阈值,并且在仅3次迭代后就能达到95%的准确率。这项工作带来了三项创新:定量识别过拟合阈值的方法、一种能够以最少数据实现快速收敛的集成数据选择机制,以及实验验证表明,仅需13%的训练数据就能达到最佳准确率。
利益冲突声明
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同行评审情况
为保证透明度,与本文相关的同行评审文件可在https://doi.org/10.1002/cjce.70496处查看。
| 第二轮评审 | |
| 编辑决策函 | 2026/05/19 |
| 第一轮评审 | |
| 编辑决策函 | 2026/01/22 |
| 审稿人1的报告 | 2026/01/22 |
| 审稿人1的报告附件1 | 2026/01/22 |
数据可用性声明
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