基于XGBoost的固态白酒发酵产量预测∗
2020-07-13余天阳
余天阳
(江南大学物联网工程学院 无锡 214122)
1 引言
白酒发酵过程中的酒醅温度影响酵母菌的生长繁殖,进而影响白酒的产量[1~2]。同时,入窖水分、入窖酸度和入窖淀粉浓度也会影响白酒的产量[3~5]。如何准确有效地预测白酒产量、保证白酒质量成为固态白酒发酵亟待解决的问题。常规优质固态白酒发酵温度曲线应符合“前缓、中挺、后缓落”的规律[6],是一系列复杂生化反应的宏观体现,其中蕴含重要的演化信息,故期望从中找出演化规律,利用已知的检测数据预测白酒产量,为下一轮的入窖工艺优化提供依据。
目前关于预测的方法主要有时间序列法、小波分析法、人工神经网络等。1989年Baldi P通过研究发现,在处理非线性数据上,神经网络的预测能力要优于传统模型[7]。但是L.Kaastra在1995年发现神经网络存在过拟合、难收敛和模型训练困难等问题[8],与此同时Vapink在神经网络的基础上首次提出了以结构风险最小化为原则的SVM(Support Vecor Machine,SVM)算法[9],该方法较好地解决小样本、非线性等实际问题,并且在很多领域已经开始得到应用,如两相流行识别[10]、故障诊断[11]、模式识别[12]等领域。但SVM的训练需要求解二次规划问题,影响计算速度。为此,Suykens等[13]提出了最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)方法。最小二乘支持向量机(LSSVM)是标准支持向量机的一种扩展,通过求解线性方程,有效简化计算过程,提高运算速度。但是,在LSSVM建模过程中模型的惩罚参数γ和核参数σ对模型的拟合精度和泛化能力有着较大影响。传统的取值方法是依据经验通过试凑法进行调试,没有统一的规则。……
