[发明专利]一种基于改进GWO-SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法

权利要求书

1.一种基于GWO-SVM的减小红外甲烷传感器测量误差的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、基于数据采集系统采集红外甲烷传感器测量不同甲烷浓度时输出的电压差值比信号；

S2、使用改进灰狼算法优化支持向量机的惩罚系数C和核函数系数g建立SVM回归预测模型；

S3、将采集的甲烷浓度和相应的电压差值比信号分为训练集和测试集，作为特征参数输入到S2中建立的SVM回归预测模型中进行训练和测试，得到基于改进GWO-SVM的回归模型；

S4、将实际测量的电压差值比信号数据输入到所述基于改进GWO-SVM的回归模型中，得到对应实际测量数据的甲烷浓度。

2.根据权利要求1所述的减小红外甲烷传感器测量误差的方法，其特征在于，步骤S1中所述数据采集系统包括：经减压阀一(4)连接到二元配比器(5)第一入口的甲烷样气(1)，经减压阀二(3)连接到二元配比器(5)第二入口的纯氮气(2)；所述二元配比器(5)的出口经开关阀一(6)连接干燥管(7)的入口，干燥管(7)的出口连接气体流量计(8)的入口，气体流量计(8)的出口经开关阀二(9)连接密封盒(10)的入口，密封盒(10)的出口经开关阀三(12)连接抽气泵(13)；密封盒(10)内设置了红外甲烷传感器(11)，其电连接电脑(14)。

3.根据权利要求2所述的减小红外甲烷传感器测量误差的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

S11、将高浓度的标准甲烷样气和纯氮气连接到二元配比器上；

S12、将配比好的甲烷气体经干燥剂干燥后送入气室由红外甲烷传感器进行测量，并输出相应的电压差值比信号；

S13、基于预设参数改变二元配比器输出的甲烷浓度，由红外甲烷传感器测量并输出对应不同甲烷浓度的电压差值比信号。

4.根据权利要求1所述的减小红外甲烷传感器测量误差的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的改进灰狼算法具体包括：

其中，t为迭代次数，P_p(t)为t时刻猎物的位置向量，P(t)为t时刻狼群的位置向量，D为狼群与猎物之前的距离，P(t+1)为t+1时刻狼群位置向量，H,K为系数矢量，r₁，r₂是[0，1]之间的随机数，a为收敛因子；

通过模拟自然界中灰狼的社会等级制度与狩猎行为，按照适应度排序将整个狼群分为四个级别:α、β、δ、ω；其中α为头领，β为副头领，δ为小头目，ω为普通狼；捕猎时，α、β、δ追捕猎物，ω跟随3类狼的后面包围，狼群围捕猎物位置变化公式如下：

式中：P_α、P_β、P_δ分别表示当前种群中最优三条狼α、β、δ的位置向量；P表示当前候选灰狼的位置向量，K₁、K₂、K₃为对应的系数矢量；P₁、P₂、P₃代表ω狼朝最优三条狼α、β、δ移动的位置向量，D_α、D_β、D_δ分别表示当前候选灰狼与最优三条狼之间的距离；

在迭代位置更新过程中，当一部分灰狼在局部极值点出现较严重的聚集时，对其他等级的灰狼的状态进行高斯变异，避免陷入局部最优解；高斯变异是在原有个体的状态基础上加上服从高斯分布的随机向量，其定义如下:

P(t)＝L(t)×[1+k×N(0，1)]

其中，L(t)是狼群的初始位置向量，k是从1到0之间递减的变量，N(0，1)为服从均值为0、方差为1的高斯分布的随机向量。