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第一部分 证据推理方法3

第1章 Dempster-Shafer证据理论3

1.1 引言3

1.2 证据的不确定性表示3

1.2.1 辨识框架3

1.2.2 基本概率分配3

1.2.3 信度和似然函数4

1.3 证据的合成规则5

1.3.1 Dempster合成规则5

1.3.2 冲突证据的合成处理5

1.4 D-S证据理论的研究进展与探讨6

第2章 证据推理方法及扩展8

2.1 引言8

2.2 不确定性MCDA框架下的证据推理方法8

2.2.1 迭代合成算法9

2.2.2 合成特性10

2.2.3 解析合成算法11

2.2.4 非线性合成模式分析11

2.3 信息转换方法13

2.3.1 定量信息转换方法13

2.3.2 定性信息转换方法14

2.4 考虑区间、概率和模糊不确定性的证据推理方法14

2.4.1 考虑区间不确定性的证据推理方法15

2.4.2 考虑概率和模糊不确定性的证据推理方法16

2.5 本章小结16

第3章 证据推理规则17

3.1 引言17

3.2 带有证据权重的证据推理规则17

3.2.1 证据权重及相关处理方法17

3.2.2 证据推理规则的加权信度分布18

3.2.3 带有证据权重的证据推理规则18

3.2.4 数值比较分析19

3.3 带有证据权重和可靠性的证据推理规则21

3.3.1 带有证据可靠性的加权信度分布21

3.3.2 数值比较分析23

3.4 证据推理规则的特性分析24

3.4.1 证据推理规则的基本特性24

3.4.2 证据推理规则的推理模式分析24

3.4.3 数值仿真分析26

3.4.4 冲突证据的处理和可靠性摄动分析27

3.5 本章小结29

第二部分 置信规则库建模方法33

第4章 基于证据推理算法的置信规则库专家系统推理方法33

4.1 引言33

4.2 专家系统34

4.2.1 专家系统的定义34

4.2.2 专家系统的结构34

4.2.3 专家系统的特点35

4.2.4 基于IF-THEN规则的专家系统36

4.3 置信规则库专家系统37

4.3.1 数据和知识表达中的不确定性37

4.3.2 知识表达中的权重参数37

4.3.3 置信规则库38

4.4 基于证据推理算法的置信规则库专家系统推理方法38

4.4.1 置信规则库的矩阵表示38

4.4.2 基于证据推理算法的置信规则库推理方法40

4.4.3 基于区间效用的证据推理结果评价方法42

4.5 不同形式输入信息的转化方法42

4.5.1 使用语义参考值来描述的定量输入信息43

4.5.2 使用区间来描述的定量输入信息44

4.5.3 使用主观决策来描述的定性输入信息45

4.5.4 使用主观决策来描述的符号输入信息45

4.6 分层置信规则库系统及其推理方法45

4.6.1 分层置信规则库系统45

4.6.2 分层置信规则库系统的推理45

4.7 证据推理算法框架下证据与概率之间的关系47

4.8 仿真例子49

4.8.1 问题描述49

4.8.2 从原始规则到置信规则51

4.8.3 RIMER的推理过程53

4.8.4 比较研究56

4.8.5 基于不完整输入信息的推理58

4.9 本章小结59

第5章 置信规则库专家系统的离线优化模型60

5.1 引言60

5.2 问题描述60

5.3 用于训练置信规则库系统的离线优化模型61

5.3.1 基于数值观测值的优化学习模型61

5.3.2 基于主观观测值的优化学习模型62

5.3.3 基于混合观测值的优化学习模型64

5.4 基于置信规则库离线优化模型的输油管道泄漏检测65

5.4.1 问题描述65

5.4.2 输油管道泄漏检测置信规则库的建立66

5.4.3 基于置信规则库离线优化模型的管道泄漏检测67

5.4.4 一些说明68

5.5 本章小结70

第6章 专家干预下置信规则库专家系统参数在线更新方法71

6.1 引言71

6.2 问题描述71

6.3 置信规则库参数在线更新算法71

6.3.1 基于主观观测值的置信规则库参数迭代估计算法72

6.3.2 基于数值观测值的置信规则库参数迭代估计算法74

6.3.3 观测值满足正态分布假设条件下的迭代算法74

6.4 基于两容水箱的置信规则库参数在线更新算法仿真研究81

6.4.1 问题描述81

6.4.2 置信规则库的构建82

6.4.3 基于主观观测值的仿真结果84

6.4.4 基于数值观测值的仿真结果87

6.5 专家干预下置信规则库参数的在线更新算法89

6.5.1 动态系统工作模式的确定89

6.5.2 置信规则库参数在线更新算法90

6.6 基于输油管道泄漏检测置信规则库更新的实验研究91

6.6.1 问题描述91

6.6.2 专家干预下系统工作模式的确定91

6.6.3 基于置信规则库的管道泄漏在线检测92

6.6.4 比较研究94

6.7 本章小结95

第7章 置信规则库专家系统的在线构造方法96

7.1 引言96

7.2 问题描述96

7.3 置信规则的统计效用97

7.4 置信规则库的在线构造100

7.4.1 置信规则的增加和删除准则100

7.4.2 置信规则库参数的在线更新102

7.4.3 置信规则库在线构造算法102

7.5 基于输油管道泄漏检测置信规则库构造的实验研究103

7.5.1 问题描述103

7.5.2 泄漏检测置信规则库系统的在线构造104

7.6 本章小结107

第8章 置信规则库前提属性参考值确定方法109

8.1 引言109

8.2 置信规则库前提属性参考值优化模型109

8.2.1 研究现状及存在的主要问题109

8.2.2 置信规则库前提属性参考值学习方法110

8.2.3 待估计的参数111

8.2.4 优化模型112

8.3 基于差分进化的求解算法113

8.4 多极函数拟合示例分析115

8.5 输油管道泄漏预测实例分析117

8.5.1 场景Ⅰ118

8.5.2 场景Ⅱ120

8.5.3 结果分析122

8.6 本章小结124

第三部分 证据推理与置信规则库的应用127

第9章 基于置信规则库的非平稳时间序列预测127

9.1 引言127

9.2 问题描述127

9.3 基于置信规则库预测模型的构造算法128

9.3.1 基于Bayes推理的置信规则库推理方法129

9.3.2 预测模型参数的确定准则129

9.3.3 预测模型延迟步数的确定准则130

9.3.4 基于置信规则库预测模型的构造算法131

9.4 数值仿真和实验研究131

9.4.1 数值仿真132

9.4.2 实验研究136

9.4.3 小结142

9.5 本章小结143

第10章 基于双层置信规则库的动态系统行为预测方法144

10.1 引言144

10.2 问题描述144

10.2.1 置信规则库144

10.2.2 系统行为预测模型145

10.2.3 基于半定量信息的可观测行为预测问题描述145

10.3 基于半定量信息的动态系统可观测行为在线预测算法145

10.3.1 基于主观观测值的预测模型参数在线更新算法146

10.3.2 基于数值观测值的预测模型参数在线更新算法147

10.3.3 专家干预下预测模型参数在线更新算法148

10.4 仿真研究151

10.4.1 问题描述151

10.4.2 预测模型的构造151

10.4.3 基于主观观测值的仿真结果152

10.4.4 基于数值观测值的仿真结果158

10.5 实验研究161

10.5.1 问题描述161

10.5.2 初始预测模型的构造162

10.5.3 管道泄漏特定的工作模式163

10.5.4 在线更新初始预测模型和比较研究164

10.5.5 更新后预测模型的测试和比较研究165

10.5.6 比较研究166

10.6 本章小结167

第11章 基于置信规则库的复杂系统隐含行为预测168

11.1 引言168

11.2 隐含行为预测问题描述169

11.2.1 基于BRB的行为预测模型169

11.2.2 基于BRB的隐含行为预测模型169

11.3 隐含行为预测算法170

11.3.1 似然函数的构造170

11.3.2 预测模型的参数估计算法172

11.3.3 隐含行为预测算法步骤173

11.4 实验研究173

11.4.1 问题描述173

11.4.2 陀螺漂移预测模型构造175

11.4.3 漂移预测模型的训练176

11.4.4 预测模型的检验177

11.4.5 比较研究177

11.5 本章小结178

第12章 基于置信规则库动态系统在线故障预测179

12.1 引言179

12.2 一种基于隐含马尔可夫链和置信规则库的模型179

12.3 基于隐含马尔可夫链和置信规则库模型参数的在线更新算法182

12.4 存在环境影响下动态系统在线故障预测186

12.5 基于连续釜式搅拌器隐含故障预测的仿真研究187

12.5.1 问题描述187

12.5.2 基于隐含马尔可夫链和置信规则库的模型构造189

12.5.3 初始置信规则库的确定190

12.5.4 连续釜式搅拌器隐含故障的在线预测193

12.5.5 与基于隐含马尔可夫链的故障预测方法的比较研究196

12.6 本章小结197

第13章 基于置信规则库的动态系统最优维护198

13.1 引言198

13.2 基于置信规则库的故障预测和最优维护模型198

13.2.1 基于多特征参数故障预测的原理198

13.2.2 最优维护模型199

13.3 基于置信规则库和多特征参数的故障预测模型200

13.3.1 基于多特征参数的故障预测原理200

13.3.2 特征参数预测模型的构造201

13.3.3 建立用于反映系统运行状况的置信规则库202

13.4 故障预测模型参数更新算法202

13.4.1 BRB_m的推理202

13.4.2 特征参数预测模型参数在线更新算法204

13.5 基于在线故障预测的最优维护方法205

13.5.1 在线故障预测算法205

13.5.2 最优维护方法206

13.6 实验研究206

13.6.1 问题描述206

13.6.2 陀螺仪故障的在线预测206

13.6.3 基于故障预测陀螺仪最优维护212

13.7 本章小结212

第14章 基于证据推理和置信规则库的航天产品寿命评估214

14.1 引言214

14.2 问题描述215

14.3 融合多环境下失效时间数据的寿命评估模型216

14.3.1 BRB-ER模型结构216

14.3.2 BRB-ER模型的推理217

14.4 基于差分优化的BRB-ER模型参数训练算法220

14.4.1 优化模型220

14.4.2 基于差分优化算法进行优化的步骤221

14.5 应用研究222

14.5.1 BRB-ER的模型222

14.5.2 数据融合224

14.5.3 比较研究225

14.5.4 基于差分进化的BRB-ER模型优化226

14.6 本章小结227

第15章 基于置信规则库的分类问题求解228

15.1 引言228

15.2 分类问题背景与研究现状228

15.3 分类问题的公共测试数据集229

15.4 基于置信规则库参数学习的分类问题求解步骤230

15.5 公共测试数据集分类结果及对比231

15.5.1 Iris测试数据集结果分析231

15.5.2 Cancer测试数据集结果分析231

15.5.3 Wine测试数据集结果分析235

15.5.4 Glass测试数据集结果分析235

15.6 与现有文献实验结果对比238

15.7 本章小结239

第16章 基于置信规则库的淋巴结特征的转移诊断240

16.1 引言240

16.2 问题描述241

16.3 双层置信规则库模型242

16.4 基于CSA的双层置信规则库优化算法242

16.4.1 优化模型243

16.4.2 新的优化算法243

16.5 双层置信规则库模型用于淋巴结转移诊断245

16.5.1 前提属性和结果的参考点245

16.5.2 构造置信规则库246

16.5.3 所提模型的训练过程247

16.6 实验研究248

16.6.1 数据描述248

16.6.2 验证所提模型249

16.6.3 与传统置信规则库模型的比较研究250

16.6.4 优化算法的比较研究250

16.6.5 与已有方法的比较研究253

16.7 本章小结255

参考文献256

附录262

附录A 初始和训练之后的输油管道泄漏诊断置信规则库专家系统262

附录B 一些导数的计算266

附录C 协方差矩阵中参数估计算法267

附录D 参数迭代估计算法的收敛性分析269

附录E 更新之后的输油管道泄漏诊断置信规则库专家系统271

附录F 均匀分布假设条件下统计效用的计算方法274

附录G 预测模型参数迭代估计算法中一些导数的计算275

附录H 更新后泄漏预测模型中BRB_2的置信度和规则权重277