[发明专利]一种纸页吸水性软测量方法

权利要求书

1.一种纸页吸水性软测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、基于生产过程中关键建模数据的采集，包括数据库及现场数据变量；所述变量包括浆料纤维形态测量、磨浆机的功率、通过量和纸机的卷速；

S2、对采集变量进行数据分析，并定性分析采集变量与吸水性的关联，对变量数据进行数据预处理，达到纤维形态软测量建模及纸页吸水性软测量建模的要求；

S3、针对满足建模要求的数据，结合支持向量机算法，建立纤维形态软测量模型；

S4、针对满足建模要求的数据进行特征选择，结合梯度提升决策树算法，建立纸页吸水性软测量模型，然后利用现场的数据进行模型有效性验证；

S4的子步骤如下：

S41、基于梯度提升决策树的模型原理，建立纸页吸水性软测量模型，记F_m(x)为总体模型函数，其具体公式如下：

其中，F_m(x)为总体模型函数，F_m-1(x)为第(m-1)个基础回归树函数，m＝1，2…M为回归树棵树，β_m为第m颗回归树权重，L为模型的损失函数，α_m是第m颗回归树内的参数；

S42、针对相关性分析所选取的纸机工艺中的车速和真空网笼速度，结合纤维形态软测量模型输出的磨浆后纤维平均长度、纤维平均粗度、扭结纤维百分比和纤维平均宽度特征，利用梯度提升回归决策树建立纸页吸水性模型。

2.根据权利要求1所述的一种纸页吸水性软测量方法，其特征在于：所述S2中定性分析采集变量与吸水性的关联具体为：纸页吸水性的形成与纤维平均长度、细小纤维含量以及纤维之间的结合力有很大关联，纤维平均长度短，细小纤维的含量增加，纸张的吸水性能下降，纤维质检的结合力低，成纸吸水性强；纤维平均长度、细小纤维含量与原始浆板纤维形态、打浆过程的磨浆机功率、通过量有关，而纤维间结合力的形成与造纸阶段浆料流送、成型过程中车速和真空网笼速度有关，因此采集了纤维平均长度、纤维平均粗度、扭结纤维百分比和纤维平均宽度的形态指标，纸机过程中关键参数车速和真空网笼速度作为纸页吸水性模型输入的选取变量；

所述数据分析用于检查原始数据中是否存在脏数据以及无法直接分析的数据，所述脏数据包括缺失值、异常值以及含有特殊字符的数据；对缺失值、异常值以及特殊符号的字符进行删除；

S2中数据预处理来达到建模要求，是对模型的输入变量进行归一化处理，便于不同单位或量级的指标能够进行比较和加权，以消除不同特征量纲和数量级不同对建模造成影响；处理方式为将所选特征变量压缩得到均值为0，标准差为1的新数列；具体方式如下：

其中，i＝1，2，…，n为样本个数，j＝1，2，…，p为样本维度；为样本在j维的均值，x_ij为第i个样本的j维数值，为第i个样本的j维标准化数值，S_j为样本在j维度标准差；S_j²为样本在j维度方差。

3.根据权利要求1所述的一种纸页吸水性软测量方法，其特征在于：S4中对纸页吸水性软测量模型的特征选择，通过对预处理好的特征作相关性分析，选取对吸水性影响明显的变量来建模，其中，相关性分析中采用皮尔逊相关系数，其具体计算公式如下；

其中，为y与的协方差，Var[y]，分别为y与的方差，E(y)，分别为y与的期望；

相关系数能反映两个变量之间的相关程度，其值在区间[-1,1]上，正值表示正相关性，负值表示负相关性，绝对值越接近1，说明二者相关性越强，值为0时表示没有相关性；通过对纸机工艺与纸页吸水性作相关性分析，选取与吸水性相关性大于0.4的变量作为吸水性软测量模型输入。