(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210611985.6 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 汤健　夏恒　崔璨麟　乔俊飞　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 刘萍 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于集成T-S 模糊回归树的MSWI过程二噁英 排放软测量方法 (57)摘要 本发明提出基于集成T ‑S模糊回归树的MSWI 过程二噁英排放软测量方法。 基于炉排炉的城市 固废焚烧(MSWI)过程中产生的剧毒污染物二噁 英(dioxins， DXN)是 实现该过程运行优 化控制的 关键环境指标。 首先， 构建基于筛选层和模糊推 理层的二噁英排放TSFRT模型； 接着， 提出多种针 对模糊推理前件和后件部分的参数更新学习算 法， 得到TSFRT ‑Ⅰ、 TSFRT‑Ⅱ、 TSFRT‑Ⅲ、 TSFRT‑Ⅳ 和TSFRT‑Ⅴ共5种二噁英排放TSFRT模型； 最后， 以二噁英排放TSF RT‑Ⅲ模型为例， 构建以TSF RT‑ Ⅲ为基学习器 的集成TSFRT(EnTSFRT)模型以实 现二噁英排放浓度的高精度建模。 在真实DXN数 据集上的实验结果表明所提方法的有效性和合 理性。 权利要求书7页 说明书10页 附图3页 CN 114943151 A 2022.08.26 CN 114943151 A 1.基于集成T ‑S模糊回归树的MSW I过程二噁英排 放软测量方法， 其特 征在于： 对于具有M个输入特征 的复杂工业系统， 输出y为连续值， 建模数据 集记为 N为建模数据个数； T‑S模糊推理的基本 定义如下： 对于M个输入特征x＝[x1...xm...xM]∈R1×M， 采用K个IF ‑THEN模糊规则描述局部线性关 系， 其中第k个模糊规则表示 为： 式中， Rk表示的含义为： 当x1为 并且…并且xm为 并且…并且xM为 时φk＝gk (x1,...,xM)； 和 分别表示输入特征x1， xm和xM的由隶属度函数指定的模糊集合； φk表示第k个模糊规则的输出， gk(x1,...,xM)具体表示如下： gk(x1,...,xM)＝ω1x1+ω2x2+...+ωMxM   (2) 式中， ω1， ω2和ωm分别为第1， 2和m个输入特 征x1， x2和xm对应的权 重； 因此， 基于K个模糊规则 的T‑S模糊推理系统fT‑S(x)表示如下： 式中， 表示模糊集 之间的模糊运算， 通常采用t ‑norms， s‑norms或笛 卡尔积； 采用二叉决策树(binary  decision  tree,BDT)中的CART算法进行回归建模； BDT由一 个特征集(清晰集) 自上而下的递归分割数据集构建， 其结构如图2所 示； 为了实现自上而下的递归过程， 在所有非叶节点中都应用了清晰集理论； 假设BDT模型 由Tnode个节点组成； 因此， 非叶节点的数量为Tnode/2‑1， 并且清晰集的隶属度函数表示为 第t个隶属度函数表示如下： 式中， μCS(xi)表示输入xi的清晰隶属度函数； δt为第t个隶属度函数的分割节点， 通过最 小化均方误差确定， 计算过程如下： 式中， Ω为损失值； fMSE(DLeft)和fMSE(DRight)分别表示左子集DLeft和右子集DRight的MSE； yLeft和yRight分别表示DLeft和DRight中的真值向量； 和 分别表示DLeft和DRight中目标值 的均值， 计算如下： 权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114943151 A 2式中， 和 分别为DLeft和DRight中样本数量， yLeft,i和yRight,i分别为yLeft和yRight的 第i个真值； 因此， BDT模型表示 为： 式中， 表示第tleaf个叶节点的均值； 基于集成T –S模糊回归树的DXN 排放浓度建模 首先介绍了DXN排放浓度TSFRT模型的结构； 接着， 提供TSFRT模型的学习算法； 最后， 提 出DXN排放浓度EnTSFRT模型； DXN排放浓度TSFRT模型包括筛选层即清晰集和模糊推理层即模糊集， 其中： 筛选层用 于特征筛选， 模糊推理层用于T ‑S模糊推理； 在筛选层， 训练数据集 作为输入； 首先， 遍历数据集D中的每个特征 值， 并使用公式(5)计算其MSE值； 然后， 通过最小MSE来获得清晰集 中的第一个隶属度 因此， 数据集D被分为两个左右子集， 如下 所示： 式中， 表示当 时左子集DLeft属于NLeft×M的实数空间， 表示当 时右子集DRight属于NRight×M的实数空间； 此外， 清晰集 中的第一个元 素( δ1＝xi,m)由公式(4)确定， 表示如下： 重复上述过程， DXN排放浓度TSFRT模型存在Tnode/2‑1个内部节点； 因此， 产生了Tnode/2 个子集 此外， 第tleaf个清晰集 表示为 简化形式为 因此， 第tleaf个清晰集 得到的T‑S模糊推理的输入表示如下： 式中， 为T‑S模糊推理的训练数据， 即第tleaf个叶节点； 表示第tleaf个清晰集 的输入特 征； yi为第i个真值； 表示第tleaf个叶节点中样本数量； t为样本特 征数； 在模糊推理层中， 定义了K个模糊规则来表示输入特征与目标之间的局部线性关系， 表 示如下：权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114943151 A 3