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⛄ 内容介绍
在当今数据驱动的世界中,数据回归预测是一项重要的任务。它可以帮助我们预测未来的趋势和模式,为决策提供有力的支持。然而,由于数据的复杂性和噪声的存在,准确地进行回归预测并不容易。为了解决这个问题,研究人员提出了许多机器学习算法,并不断改进它们的性能。
极限学习机(ELM)是一种新兴的机器学习算法,它在回归预测任务中表现出色。ELM的核心思想是通过随机生成一组隐含层神经元的权重和偏置,将输入数据映射到隐含层。然后,通过线性回归方法将隐含层的输出与目标值进行拟合。ELM具有训练速度快、泛化能力强等优点,因此在实际应用中得到了广泛的应用。
然而,ELM算法在处理一些复杂的问题时仍然存在一些挑战。为了进一步提高ELM的性能,研究人员将其与优化算法相结合,以寻找最佳的权重和偏置。灰狼算法(GWO)是一种基于群体智能的优化算法,模拟了灰狼群体的行为。它通过模拟灰狼的捕食行为来寻找最优解。将GWO与ELM相结合,可以有效地优化ELM的性能,提高回归预测的准确性。
GWO-ELM算法的实现过程如下。首先,通过随机生成一组灰狼的位置和速度来初始化灰狼种群。然后,根据每个灰狼的适应度值,选择最优的灰狼作为领导者。接下来,通过模拟灰狼的捕食行为,更新灰狼的位置和速度。最后,使用更新后的灰狼位置和速度来优化ELM的权重和偏置。重复这个过程,直到达到预定的停止条件。
通过将GWO与ELM相结合,我们可以获得更好的回归预测结果。实验证明,GWO-ELM算法在多个数据集上的表现优于传统的ELM算法。它能够更好地适应复杂的数据模式,提高回归预测的准确性和稳定性。
总结起来,ELM回归预测是一项重要的任务,可以帮助我们预测未来的趋势和模式。为了提高ELM算法的性能,我们可以使用灰狼算法进行优化。GWO-ELM算法通过模拟灰狼的捕食行为,优化ELM的权重和偏置,从而提高回归预测的准确性。实验证明,GWO-ELM算法在多个数据集上表现优于传统的ELM算法。因此,GWO-ELM算法是一种值得尝试的方法,可以在实际应用中取得良好的效果。
希望通过本文的介绍,读者对于基于灰狼算法优化极限学习机GWO-ELM实现数据回归预测有了更深入的了解。在未来的研究和实践中,我们可以进一步探索和改进这个方法,以应对更加复杂的数据回归预测问题。
⛄ 部分代码
% BS2RV.m - Binary string to real vector
%
% This function decodes binary chromosomes into vectors of reals. The
% chromosomes are seen as the concatenation of binary strings of given
% length, and decoded into real numbers in a specified interval using
% either standard binary or Gray decoding.
%
% Syntax: Phen = bs2rv(Chrom,FieldD)
%
% Input parameters:
%
% Chrom - Matrix containing the chromosomes of the current
% population. Each line corresponds to one
% individual's concatenated binary string
% representation. Leftmost bits are MSb and
% rightmost are LSb.
%
% FieldD - Matrix describing the length and how to decode
% each substring in the chromosome. It has the
% following structure:
%
% [len; (num)
% lb; (num)
% ub; (num)
% code; (0=binary | 1=gray)
% scale; (0=arithmetic | 1=logarithmic)
% lbin; (0=excluded | 1=included)
% ubin]; (0=excluded | 1=included)
%
% where
% len - row vector containing the length of
% each substring in Chrom. sum(len)
% should equal the individual length.
% lb,
% ub - Lower and upper bounds for each
% variable.
% code - binary row vector indicating how each
% substring is to be decoded.
% scale - binary row vector indicating where to
% use arithmetic and/or logarithmic
% scaling.
% lbin,
% ubin - binary row vectors indicating whether
% or not to include each bound in the
% representation range
%
% Output parameter:
%
% Phen - Real matrix containing the population phenotypes.
%
% Author: Carlos Fonseca, Updated: Andrew Chipperfield
% Date: 08/06/93, Date: 26-Jan-94
function Phen = bs2rv(Chrom,FieldD)
% Identify the population size (Nind)
% and the chromosome length (Lind)
[Nind,Lind] = size(Chrom);
% Identify the number of decision variables (Nvar)
[seven,Nvar] = size(FieldD);
if seven ~= 7
error('FieldD must have 7 rows.');
end
% Get substring properties
len = FieldD(1,:);
lb = FieldD(2,:);
ub = FieldD(3,:);
code = ~(~FieldD(4,:));
scale = ~(~FieldD(5,:));
lin = ~(~FieldD(6,:));
uin = ~(~FieldD(7,:));
% Check substring properties for consistency
if sum(len) ~= Lind,
error('Data in FieldD must agree with chromosome length');
end
if ~all(lb(scale).*ub(scale)>0)
error('Log-scaled variables must not include 0 in their range');
end
% Decode chromosomes
Phen = zeros(Nind,Nvar);
lf = cumsum(len);
li = cumsum([1 len]);
Prec = .5 .^ len;
logsgn = sign(lb(scale));
lb(scale) = log( abs(lb(scale)) );
ub(scale) = log( abs(ub(scale)) );
delta = ub - lb;
Prec = .5 .^ len;
num = (~lin) .* Prec;
den = (lin + uin - 1) .* Prec;
for i = 1:Nvar,
idx = li(i):lf(i);
if code(i) % Gray decoding
Chrom(:,idx)=rem(cumsum(Chrom(:,idx)')',2);
end
Phen(:,i) = Chrom(:,idx) * [ (.5).^(1:len(i))' ];
Phen(:,i) = lb(i) + delta(i) * (Phen(:,i) + num(i)) ./ (1 - den(i));
end
expand = ones(Nind,1);
if any(scale)
Phen(:,scale) = logsgn(expand,:) .* exp(Phen(:,scale));
end
⛄ 运行结果
⛄ 参考文献
[1] 刘振男、杜尧、韩幸烨、和鹏飞、周正模、曾天山.基于遗传算法优化极限学习机模型的干旱预测——以云贵高原为例[J].人民长江, 2020, 51(8):6.DOI:CNKI:SUN:RIVE.0.2020-08-003.
[2] 郑小霞,蒋海生,刘静,等.基于变分模态分解与灰狼算法优化极限学习机的滚动轴承故障诊断[J].轴承, 2021(9):6.
[3] 王桥,魏孟,叶敏,等.基于灰狼算法优化极限学习机的锂离子电池SOC估计[J].储能科学与技术, 2021.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0389.