高淼 張曉峰 張春廣 楊光露 王迪

摘要：隨著我國(guó)技術(shù)水平的發(fā)展，人們對(duì)卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，為了提高煙卷質(zhì)量和耐加工性，對(duì)于煙葉制絲過程各道工序質(zhì)量及數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。因計(jì)算結(jié)果在進(jìn)行回歸預(yù)測(cè)時(shí)容易受異常值影響，為避免各工序在加工過程中各項(xiàng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，故設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)引入耐抗線方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，煙葉在制絲加工過程中引用耐抗線方法，不僅提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還提高了預(yù)測(cè)結(jié)果的耐抗性，充分說明耐抗線方法在制絲加工領(lǐng)域的預(yù)測(cè)良好效果和應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：耐抗線方法;制絲加工預(yù)測(cè);最小二乘法回歸方程

中圖分類號(hào)：TS452

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5922（2020）12-0118-03

0 引言

在制絲加工領(lǐng)域中，煙葉制絲與傳統(tǒng)機(jī)械制造領(lǐng)域的精加工不同，因設(shè)備情況與外部環(huán)境都會(huì)對(duì)煙葉或煙絲的物理特性產(chǎn)生影響，所以為避免異常數(shù)據(jù)值造成預(yù)測(cè)結(jié)果偏離情況，需利用最小二乘法計(jì)算線性回歸方程。全文為預(yù)測(cè)切后梗絲含水率，通過耐抗線回歸方程來探索煙梗水槽式回潮機(jī)和梗絲含水率兩者之間的相關(guān)聯(lián)性，并消除計(jì)算過程中異常值的影響。耐抗線法是通過繪制圖表、方程擬合和計(jì)劃某特征量等對(duì)數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)和規(guī)律進(jìn)行探索分析的一種方法，主要適用于線性歸擬合，其作用是消除異常值對(duì)回歸方程產(chǎn)生的影響，提高回歸方程的耐抗性，在舍棄異常值的同時(shí)迭代修正數(shù)據(jù)[1]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

將環(huán)境濕度控制在40% -60%，溫度控制在20℃-26℃，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需材料及儀器進(jìn)行試驗(yàn)[2]。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中所需的原料選用配方煙梗，實(shí)驗(yàn)所用儀器需準(zhǔn)備密封袋、水槽式煙?；爻睓C(jī)、天平秤以及電熱恒溫干燥箱等，其中電子天平型號(hào)選擇為CP223C，干燥箱選擇型號(hào)為FED240。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)2003版《卷煙工藝規(guī)范》詳細(xì)的操作步驟進(jìn)行煙?；爻痹囼?yàn)。在保證溫度與濕度穩(wěn)定的環(huán)境中，水溫控制在55℃，實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備參數(shù)固定不變，對(duì)煙?；爻睓C(jī)進(jìn)行分批固定工藝投料（ 1500kg/h），每批設(shè)置為2000kg，待貯存時(shí)間達(dá)到4h后，在出料口取煙梗取樣21，對(duì)其進(jìn)行含水率檢測(cè)[3]。

1.3 耐抗線的計(jì)算方法

1.3.1 進(jìn)行數(shù)據(jù)分組

將數(shù)據(jù)（Ai，Bi）按照數(shù)據(jù)自變量由小到大分為左、中、右3組的樣本量，分別是E、F、Q。對(duì)于樣本量無法準(zhǔn)確判斷是不是3的倍數(shù)情況下，可對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理。表1所示，當(dāng)樣本量n取值不同時(shí)的分組方式[4]。

為了規(guī)避異常值對(duì)回歸方程造成的不良影響，利用以上試驗(yàn)算法，同時(shí)也為了得到回歸系數(shù)，將回歸方程最大限度數(shù)據(jù)作為主體部分[6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 建立耐抗線方程

將表2中21個(gè)樣本數(shù)據(jù)觀測(cè)值劃分為每7個(gè)一組，計(jì)算出各組數(shù)據(jù)的中位數(shù)作為總括點(diǎn)，詳情統(tǒng)計(jì)結(jié)過如表3所示。

為準(zhǔn)確得到直線擬合方程的初始估計(jì)可利用總括點(diǎn)計(jì)算，該形式如下：

貯存后煙梗含水率=34.84- 0.0509（浸梗時(shí)間一51） =37.232-0.0509浸梗時(shí)間

為得到修正后的耐抗線方程，需利用殘差對(duì)該方程進(jìn)行迭代修正：

貯存后煙梗含水率=30.1104+0.1163浸梗時(shí)間

由圖1可知當(dāng)煙梗浸梗時(shí)間為73s時(shí)，有其中一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生偏離，且偏離程度較大，其他數(shù)據(jù)未見異常偏離，既避免了傳統(tǒng)最小二乘法對(duì)異常觀測(cè)值的敏感性，又表現(xiàn)了線性數(shù)據(jù)關(guān)系，并且樣本的異常數(shù)據(jù)更具有耐抗性。

2.2 耐抗線法與最小二乘法回歸方程預(yù)估結(jié)果對(duì)比

利用傳統(tǒng)最小二乘法計(jì)算得出回歸方程：貯存后煙梗含水率=30.3368+0.1019浸梗時(shí)間。如圖1所示，虛線為最小二乘法回歸方程線，實(shí)線則為耐抗線，都是在同一散點(diǎn)處進(jìn)行繪制的浸梗含水率，以此來進(jìn)行對(duì)比。

據(jù)對(duì)比情況對(duì)最小二乘法回歸方程進(jìn)行分析，該方法不具備耐抗性，主要原因是該方法在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，并未將納入計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，在浸梗73s時(shí)出現(xiàn)的異常偏離在該方法計(jì)算中也產(chǎn)生了一定影響。

2.3 耐抗線法與最小二乘法回歸方程預(yù)測(cè)效果度量

用Q2，Q2 xdj和殘差標(biāo)準(zhǔn)值P計(jì)算對(duì)比，為進(jìn)一步衡量?jī)蓚€(gè)回歸方程的預(yù)測(cè)效果進(jìn)行檢驗(yàn)[7]。

2.3.1 耐抗線回歸方程檢驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)

回歸方程在進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)過程中，J的觀測(cè)值落入了拒絕域，J= 23.939>J0.95（1，19） =4.46，結(jié)論顯示該回歸方程具有顯著性意義;且J2 Xdj≤J2數(shù)值相近，充分說明模型的擬合較好[10]。

2.3.3 對(duì)比預(yù)測(cè)效果

將耐抗線回歸方式?jīng)Q定系數(shù)的調(diào)整值與最小二乘法回歸方程決定系數(shù)的調(diào)整值相比較，耐抗線回歸方程值大于最小二回歸方程值數(shù)，并且耐抗線回歸方程的殘差標(biāo)準(zhǔn)值比最小二恢復(fù)方程的殘差標(biāo)準(zhǔn)值要小，以上這兩點(diǎn)充分表明了耐抗線回歸方程的預(yù)測(cè)效果要比最小二更好一些。

3 結(jié)語

根據(jù)耐抗線法對(duì)煙草制絲加工過程進(jìn)行研究，既規(guī)避了最小二乘法對(duì)異常觀測(cè)值的敏感性，還使異常觀測(cè)值不會(huì)對(duì)耐抗線法建立的回歸方程產(chǎn)生影響。由于葉片、煙梗等原料等級(jí)的不同，潤(rùn)透性和組分間的含水率也存在著一定的差異，從而導(dǎo)致在煙梗預(yù)處理和葉片處理加工過程中出現(xiàn)工藝要求和物理含水的偏差，為了避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，可將耐抗線法運(yùn)用至加工中，凸顯耐抗線方法的優(yōu)勢(shì)，提高檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還減少了取樣含水率的異常觀測(cè)值。

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