基于改进灰狼优化核极限学习机的疾病诊断模型

为提高疾病诊断的效率,本文提出一种改进的灰狼优化算法与核极限学习机的混合模型。通过引入一种新的机制提高灰狼优化算法的探索与利用能力,改进的灰狼优化算法在进行特征选择的同时,也对核极限学习机的2个关键参数进行优化,模型在2个疾病数据集上进行实验验证。实验结果显示:提出的模型在准确率、敏感性、特异性等评价指标方面相对于其他混合模型高出约1%~2%,带特征选择的优化模型相对于没有特征选择的模型在评价指标上也高出约1%~2%。结果表明提出的模型具有一定的优势。

基于极限学习机模型参数优化的光伏功率区间预测技术

提出一种基于极限学习机(ELM)模型参数优化的光伏功率区间预测技术.首先,提出加权欧氏距离作为光伏功率预测区间评估指标,筛选历史样本单元并优化ELM训练集;然后,提出ELM参数混合寻优算法,利用精英保留策略遗传算法与分位数回归优化ELM模型隐层输入及输出权重与偏置参数,并采用训练后的模型预测光伏功率区间;最后,基于光伏电站与气象站历史数据构建实际算例,预测光伏功率区间,并与其他方法得到的结果进行对比.算例结果表明:所提方法在增加区间预测可信度的同时,能较大程度提高区间预测准确度.

基于差分进化改进混合核极限学习机的指纹定位

针对极限学习机(extreme learning machine,ELM)指纹定位泛化性能弱、鲁棒性差等问题,提出一种改进的差分进化算法优化混合核极限学习机的指纹定位方法。该方法利用改进型的Logistic混沌映射提高差分进化算法全局搜索的能力,同时利用动态控制参数法避免差分进化算法陷入局部最优,然后通过改进差分进化算法自适应调整混合核极限学习机的参数,提高训练效率。在线阶段,利用混合核函数提高极限学习机的学习性能和泛化性能,并引入L1惩罚函数防止过拟合。其泛化能力相较于单一核极限学习机提升明显。该方法有92%的测试点定位误差小于0.5 m,平均误差相较于加权K近邻法(weighted Knearest neighbor,WKNN)降低了32.6%。

一种融合反向学习机制与差分进化策略的蛇优化算法

蛇优化(snake optimizer,SO)算法存在前期收敛速度慢和易陷入局部最优的问题,为此提出一种融合反向学习机制与差分进化策略的改进蛇优化(improved snake optimizer,ISO)算法。反向学习机制可提高种群质量,以提升算法寻优速度;差分进化策略有助于算法精准寻优,降低算法陷入局部最优的几率。在10个基准测试函数上的实验结果表明,ISO算法拥有更高的寻优精度和更快的收敛速率。将其应用于支持向量机(support vector machine,SVM)的参数选取中,进一步验证了ISO算法的有效性。

基于金枪鱼群算法优化极限学习机的混凝土抗压强度预测

混凝土抗压强度是建筑结构设计与评价的一个重要指标,它直接关乎建筑的质量与安全。为解决现有机器学习模型对其预测存在预测耗时长、精度不够高,不能很好地满足施工现场对混凝土抗压强度预测实时性与准确性要求的问题,提出一套基于新式仿生算法金枪鱼群算法优化极限学习机(TSO-ELM)的混凝土抗压强度预测方法。该方法通过对ELM隐藏层初始参数中的连接权值与偏置值使用TSO进行寻优,有效提升了ELM的预测准确度。在仿真实验部分,通过两组混凝土数据集对ELM的预测速度、TSO的寻优能力、TSO-ELM模型的泛化性逐一进行验证。结果表明,该方法可以有效提高预测的速度与精准度,迭代次数更少,同时具有良好的泛化性,为现场施工及时进行混凝土抗压强度的预测提供了一种新方法。

基于数据分解与斑马算法优化的混合核极限学习机月径流预测

为提高月径流预测精度,改进混合核极限学习机(HKELM)预测性能,提出小波包分解(WPT)-斑马优化算法(ZOA)-HKELM组合模型。利用WPT处理月径流时序数据,构建局部高斯径向基核函数和全局多项式核函数相混合的HKELM;通过ZOA优化HKELM超参数(正则化参数、核参数、权重系数),建立WPT-ZOA-HKELM组合模型,并构建WPT-遗传算法(GA)-HKELM、WPT-灰狼优化(GWO)算法-HKELM、WPT-鲸鱼优化算法(WOA)-HKELM、WPT-ZOA-极限学习机(ELM)、WPT-ZOA-最小二乘支持向量机(LSSVM)、ZOA-HKELM作对比模型,通过黑河流域莺落峡、讨赖河水文站月径流时间序列预测实例对各模型进行检验。结果表明:(1)莺落峡、讨赖河水文站月径流时间序列WPT-ZOA-HKELM模型预测的平均绝对百分比误差分别为1.054%、0.761%,决定系数均达0.999 9,优于其他对比模型,具有更高的预测精度,预测效果更好。(2)利用ZOA优化HKELM超参数,可提高HKELM预测性能,优化效果优于GWO、WOA、GA。(3)预测模型能充分发挥WPT、ZOA和HKELM优势,提高月径流预测精度;在相同分解和优化情形下,HKELM的预测性能优于ELM、LSSVM。

多极小波包变换与改进浣熊算法优化的混合核极限学习机径流预测

为提高日径流多步预测精度,减少模型计算规模,同时提升浣熊优化(COA)算法和混合核极限学习机(HKELM)性能,提出多极小波包变换(MWPT)-改进COA算法(ICOA)-HKELM日径流时间序列预测模型。首先,利用MWPT将日径流时序数据分解为1个低频分量和2个高频分量,并构建局部高斯径向基核函数和全局多项式核函数相混合的HKELM;其次,简要介绍COA算法原理,基于Circle映射等策略对COA进行改进,提出ICOA算法,通过8个典型函数对ICOA算法进行仿真验证,并与基本COA算法、鲸鱼优化算法(WOA)、灰狼优化算法(GWO)作对比,旨在验证ICOA算法的优化性能;最后,利用ICOA优化HKELM超参数(正则化参数、核参数、权重系数),建立MWPT-ICOA-HKELM模型,并构建MWPT-COA-HKELM、MWPT-WOA-HKELM、MWPT-GWO-HKELM、小波包变换(WPT)-ICOA-HKELM、小波变换(WT)-ICOA-HKELM、MWPT-ICOA-BP模型作对比分析,通过云南省景东、把边水文站2016-2020年日径流时间序列多步预测实例对各模型进行验证。结果表明:(1)ICOA具有较好的改进效果,仿真精度优于COA、WOA、GWO算法。(2)MWPT-ICOA-HKELM模型预测效果优于其他对比模型,其对实例单步预测效果“最好”,超前3步和超前5步“较好”,超前7步“较差”,预测精度随预测步长的增加而降低。(3)利用ICOA优化HKELM超参数,可显著提高HKELM预测性能,超参数优化效果优于COA、WOA、GWO算法。

基于改进野狗优化算法优化极限学习机的空调负荷预测方法

针对目前短期空调负荷预测方法预测精度低、稳定性差等问题,提出一种基于微生物遗传算法(Microbial genetic algorithm,MGA)和野狗优化算法(Dingo optimization algorithm,DOA)优化极限学习机(Extreme learning machine,ELM)的空调负荷预测模型。首先利用DOA优化ELM的输入权值和隐层阈值,建立DOA-ELM预测模型,利用MGA改进DOA-ELM模型的预测稳定性和预测精度,建立(Microbial genetic algorithm Dingo optimization algorithm-Extreme learning machine)MDOA-ELM预测模型。为降低预测模型的维度,通过灰色关联分析(GRA)筛选影响空调负荷的输入输出因素。为验证算法有效性,以某工厂中央空调系统为例进行实例分析。实验结果表明,所建负荷预测模型相较于对比模型预测精度高,稳定性好,因此可更好地满足工程实际需求。

基于改进秃鹰算法优化极限学习机的谐波发射水平估计

针对目前电力系统谐波发射水平难以直接测量的问题,提出了一种基于改进秃鹰算法(improved bald eagle search,IBES)优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的谐波发射水平估计方法。首先,在传统秃鹰搜索算法中引入Tent混沌映射和柯西变异算子,利用IBES算法对ELM模型的输入权重和阈值进行寻优。其次,输入公共连接点(point of common coupling,PCC)处谐波电压和谐波电流,代入IBES-ELM模型,估计用户侧和系统侧谐波发射水平。最后进行仿真和工程实例分析,并与其他算法的估计结果进行对比。结果表明,所提IBES-ELM方法估计精度优于长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)、卷积神经网络(convolution neural network,CNN)、反向传播神经网络(back propagation neural network,BP)和CNN-LSTM算法模型,验证了该方法的有效性和稳定性。

基于混合黑猩猩优化极限学习机的电力信息物理系统虚假数据注入攻击定位检测

针对已有检测方法无法对虚假数据注入攻击(false data injection attack,FDIA)进行精确定位的问题,提出了一种基于混合黑猩猩优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)的电力信息物理系统FDIA的定位检测方法。首先,使用ELM作为分类器,用于提取电力数据特征并检测系统各节点的异常状态。然后,采用一种具有全局搜索能力且局部收敛速度更快的混合黑猩猩优化策略,用于寻找ELM最优隐藏层神经元数量。建立基于混合黑猩猩优化ELM的检测方法,实现对FDIA的精准定位,有利于后续防御措施的实施。最后,在IEEE 14和IEEE 57节点系统中进行大量仿真对比实验。结果表明,所提方法具有更佳的准确率、查准率、查全率和F1值,对FDIA能够进行更为精准的定位检测。

基于3种新型群体智能算法优化正则化极限学习机的三峡水库入库日径流预测

准确预测的入库日径流在水库优化调度中发挥着重要作用。为提高预测精度,提出一种基于小波包变换(WPT)和蜣螂优化(DBO)算法、珍鲹优化(GTO)算法、泥环算法(MRA)优化正则化极限学习机(RELM)的预测模型,并将其应用于三峡水库入库日径流预测研究。首先,利用WPT将三峡水库入库日径流时间序列分解为1个周期项分量和1个波动项分量;其次,利用DBO、GTO、MRA分别优化RELM输入层权值和隐含层偏差,建立WPT-DBO-RELM、WPT-GTO-RELM、WPT-MRA-RELM模型;最后,利用所建立的3种模型分别对入库日径流周期项分量和波动项分量进行预测和重构,并构建基于极限学习机(ELM)的WPT-DBO-ELM、WPT-GTO-ELM、WPT-MRA-ELM模型、基于BP神经网络的WPT-DBO-BP、WPT-GTO-BP、WPT-MRA-BP模型、未经优化的WPT-RELM、WPT-ELM、WPT-BP模型和未经分解的DBO-RELM、GTO-RELM、MRA-RELM模型作对比分析模型。结果表明:①WPT-DBO-RELM、WPT-GTO-RELM、WPT-MRA-RELM模型对三峡水库入库日径流预测的平均绝对百分比误差MAPE分别为0.512%、0.519%、0.762%,平均绝对误差MAE分别为54.05、55.97、86.76 m^(3)/s,均方根误差RMSE分别为84.99、84.81、128.18 m^(3)/s,决定系数DC≥0.9994,希尔不等系数TIC≤0.00517,预测效果优于其他12种模型,具有更高的预测精度和更好的泛化能力。②DBO、GTO、MRA能有效优化RELM网络参数,显著提高RELM预测性能。③引入正则化项的RELM可有效防止预测模型过拟合,提高模型的泛化能力,预测性能优于ELM、BP网络。④所构建的3种模型预测精度高、计算规模小,是一种有效的入库日径流时间序列预测模型。

基于改进非洲秃鹫算法优化极限学习机的船舶运动预测

针对船舶运动预测模型精度不高而造成预测结果误差大的问题,提出一种利用改进非洲秃鹫优化算法(IAVOA)优化模型参数的极限学习机(ELM)预测模型,对船舶运动状况进行预测。在初始化种群时引入Circle混沌映射,增加种群的多样性;加入自适应算子,调整两类秃鹫对其他秃鹫的指引作用,提升算法的收敛速度和解的质量。利用IAVOA优化的ELM模型对船模水池试验运动数据进行预测,并采用均方根误差和平均绝对误差评判该预测模型,与现有其他启发式算法优化ELM模型比较,所提出的IAVOA-ELM具有更优的预测精度和泛化能力。

基于贝叶斯优化混合核极限学习机的真伪卷烟拉曼光谱预测研究

为解决人工鉴别真伪卷烟存在的预测精度低和主观性强的问题,提出一种基于贝叶斯优化混合核极限学习机的真伪卷烟拉曼光谱鉴别方法。该方法通过采用混合核函数提高模型的学习能力和泛化性能,并采用贝叶斯算法对混合核函数的参数进行优化,使其不仅有良好的局部搜索能力,同时也加强了全局搜索能力。将该方法应用于某品牌的真伪卷烟预测,试验结果表明:该模型拥有更好的预测精度,为真伪卷烟拉曼光谱预测提供了一种新思路。

基于超参数优化的极限学习机区域水资源短缺风险评价

为科学评价区域水资源短缺风险水平,改进极限学习机(ELM)评价性能,提出晶体结构算法(CryStAl)、鹈鹕优化算法(POA)与ELM组合的水资源短缺风险评价模型,并通过云南省水资源短缺风险评价实例进行验证。首先,简要介绍CryStAl、POA原理,通过4个标准函数对CryStAl、POA进行仿真测试;其次,建立水资源短缺风险评价指标体系和等级标准,采用线性内插和随机选取的方法生成样本,并构建ELM超参数优化适应度函数;最后,采用CryStAl、POA对适应度函数进行寻优,利用寻优获得的最佳ELM超参数建立CryStAl-ELM、POA-ELM模型对实例各年度水资源短缺风险进行评价,结果与模糊综合评价法、CryStAl-SVM、POA-SVM、ELM、SVM模型的评价结果作对比。结果表明:CryStAl、POA具有较好的寻优精度及全局搜索能力;CryStAl-ELM、POA-ELM模型对检验样本评价的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为0.077%、0.083%,评价精度较CryStAl-SVM、POA-SVM模型提高57.7%以上,较SELM、SVM模型提高83.5%以上;CryStAl、POA能有效优化ELM超参数,提高ELM的评价性能。CryStAl-ELM、POA-ELM模型评价结果表明,实例2006年~2008年水资源短缺风险为“较高风险”,2009年~2012年为“中风险”,2013年~2019年为“较低风险”,2020年~2025年为“低风险”;近15年来云南省水资源短缺风险水平呈下降趋势,且下降趋势显著。

FOA优化极限学习机算法及模型应用研究

传统极限学习机算法输入权重和单元偏置是随机确定的,这会导致算法性能不高,因而采用果蝇优化算法进行优化。分析了果蝇优化算法的流程,并和遗传算法、粒子群算法进行对比,通过求解Schaffer函数最优化问题验证了果蝇优化算法具有良好的优化性能。在此基础上,将果蝇优化算法优化极限学习机,提出改进的极限学习机算法。将改进极限学习机算法和极限学习机算法应用于化工企业竞争力预测中,结果表明,改进极限学习机算法对化工企业竞争力预测的准确率明显高于极限学习机算法,同时运行时间相差非常小。FOA优化极限学习机模型对其他预测问题的解决提供了参考。

基于小波去噪及优化极限学习机的城市轨道沉降预测

地铁轨道结构变形是影响地铁安全运营的重要因素,尤其是在沉降变形方面,因此监测地铁轨道沉降变形,同时根据监测结果对轨道的沉降变形趋势进行准确判断具有重要意义。本文以某市地铁2号线轨道监测数据为例,发挥小波分析与极限学习机(ELM)模型在数据处理、数据预测中的优势,将粒子群优化(PSO)算法用于ELM模型参数优化中,构建基于小波去噪的PSO-ELM组合预测模型,进行地铁轨道的沉降变形预测研究。通过小波分析进行监测数据去噪,解决了监测数据不稳定带来的预测结果的干扰问题;通过构建PSO-ELM组合预测模型,解决了模型参数选取随机性带来的预测精度受限问题。本文将提出的小波去噪PSO-ELM模型与单一ELM模型、小波去噪ELM模型的沉降预测结果进行对比分析,结果表明本文提出的组合预测模型预测精度最高,同时预测误差不会随预测期数的增加产生明显变化,具有较高的稳健性与适应性。

基于蝙蝠优化极限学习机的Link16在线干扰评估算法

为解决实际作战场景下通信干扰效果评估时效性差、准确率低的问题,提出一种基于蝙蝠优化极限学习机(Bat-inspired Algorithm optimized Extreme Learning Machine,BA-ELM)的在线评估算法。对通信对抗典型作战对象Link16进行分析,为了更全面地评价干扰效果,细化Link16各抗干扰动作,形成完备样本库。通过蝙蝠算法优化极限学习机参数,构建基于BA优化的干扰评估体系。与目前所提主流在线评估算法进行实验比对,验证了所提方法在时效性、准确性上的优势。

基于时移多尺度波动散布熵和改进核极限学习机的水电机组故障诊断

水电在能源供给结构改革中承担重要角色,随着风、光、潮汐等新型能源的不断接入,水电机组的负荷运行范围不断加宽,导致水电机组发生事故的概率增加,因此,开展水电机组智能故障诊断研究具有十分重要的现实意义。本文针对水电机组振动信号中蕴含大量噪声信号,干扰故障诊断的问题,提出一种时移多尺度波动散布熵和改进核极限学习机相结合的水电机组故障诊断方法。首先,结合信息熵理论与时移思想,在多尺度波动散布熵的基础上,采用时移理论替代多尺度波动散布熵(MFDE)中传统的粗粒化过程,提出时移多尺度波动散布熵(TSMFDE),通过仿真实验,证明所提方法具有良好的时序长度鲁棒性、抗噪性及特征提取能力,解决了传统多尺度熵粗粒化不足的问题。然后,利用具有可移植性强、寻优能力强和收敛速度快等特征的算术优化算法(AOA)对核极限学习机(KELM)的正则化参数和核函数参数进行寻优,建立AOA-KELM分类器,解决了KELM超参数难以调节的问题。最终,通过转子试验台模拟实验,将TSMFDE提取的特征输入分类器中,完成模式识别工作。仿真结果表明,所提模型取得最高的诊断精度,达到了100.0%,相对于其他流行模型,本文所提模型展现了明显的优势,验证了所提模型的良好诊断精度。

基于灰狼算法和极限学习机的风速多步预测

为了提高风速的多步预测水平,提出了一种基于数据信号分解和灰狼算法优化极限学习机的混合预测模型。首先,使用具有自适应噪声的完全集成经验模态分解算法将原始风速时间序列分解为若干本征模态函数和一个残差序列,并使用偏自相关函数法对模型输入进行特征选择;其次,在分解子序列上分别建立模型并进行预测,构造多输入多输出策略的极限学习机神经网络,使用灰狼优化算法求解其中的最优化隐含层权值和偏置;最后,对子序列进行重构并得到最终的预测结果。使用时间分辨率为15 min的多组实测资料开展模拟实验,所提模型在3个风电场的均方根误差分别为0.859、0.925、0.927 m/s,均低于其他对比模型,验证了该模型在未来4 h风速预测即16步预测中的有效性。

基于优化的灰色关联分析-极限学习机食用油污染物风险评价模型研究

近年来食用油安全事故频发,为降低这类事件的威胁,对其风险评价模型进行研究有着极其重要的意义。针对目前食用油检测数据高维性、非线性、离散性和含噪声的特点,现有风险评价模型存在噪声抑制能力差、评价不准确和模型参数调整主观性强等问题。对此,本实验提出一种食用油污染物风险评价模型。首先进行风险指标筛选以及数据预处理,然后将处理后的数据输入到基于小波阈值法的滤波模块中进行滤波,随后通过灰色关联分析计算各风险指标的权重来制定多指标综合风险值标签;由极限学习机(extreme learning machine,ELM)对综合风险值进行预测,在上述过程中利用实用贝叶斯优化算法分别来优化滤波模块和ELM网络的参数;最后利用模糊综合分析对预测综合风险值进行风险等级划分。本研究依托150组食用油数据进行分析,详细阐述了该模型的使用流程,通过不同模型对比实验,本研究模型决定系数R2和均方根误差分别为0.0563和0.9461,进一步验证了方法的优越性和有效性,可以为相关部门制定风险控制策略、抽检策略以及优化加工链提供更为合理的依据。