Hybrid Machine Learning Approaches and a Systematic Model Selection Process for Predicting Soot Emissions in Compression Ignition Engines
Notice bibliographique
Résumé
The standards for emissions from diesel engines are becoming more stringent and accurate emission modeling is crucial in order to control the engine to meet these standards. Soot emissions are formed through a complex process and are challenging to model. A comprehensive analysis of diesel engine soot emissions modeling for control applications is presented in this paper. Physical, black-box, and gray-box models are developed for soot emissions prediction. Additionally, different feature sets based on the least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) feature selection method and physical knowledge are examined to develop computationally efficient soot models with good precision. The physical model is a virtual engine modeled in GT-Power software that is parameterized using a portion of experimental data. Different machine learning methods, including Regression Tree (RT), Ensemble of Regression Trees (ERT), Support Vector Machines (SVM), Gaussian Process Regression (GPR), Artificial Neural Network (ANN), and Bayesian Neural Network (BNN) are used to develop the black-box models. The gray-box models include a combination of the physical and black-box models. A total of five feature sets and eight different machine learning methods are tested. An analysis of the accuracy, training time and test time of the models is performed using the K-means clustering algorithm. It provides a systematic way for categorizing the feature sets and methods based on their performance and selecting the best method for a specific application. According to the analysis, the black-box model consisting of GPR and feature selection by LASSO shows the best performance with test R2 of 0.96. The best gray-box model consists of SVM-based method with physical insight feature set along with LASSO for feature selection with test R2 of 0.97.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».