预测状态表示(Predictive State Representations,PSRs)是用于解决局部可观测问题的有效方法.然而,现实环境中,通过样本学习得到的PSR模型不可能完全准确.随着计算步数的增多,利用PSR模型计算得到的预测向量有可能越来越偏离其真实值,...预测状态表示(Predictive State Representations,PSRs)是用于解决局部可观测问题的有效方法.然而,现实环境中,通过样本学习得到的PSR模型不可能完全准确.随着计算步数的增多,利用PSR模型计算得到的预测向量有可能越来越偏离其真实值,进而导致PSR模型的预测精度越来越低.文中提出了一种PSR模型的复位算法.通过使用判别分析方法确定系统所处的PSR状态,文中所提算法可对利用计算获取的预测向量复位,从而提高PSR模型的准确性.实验结果表明,采用复位算法的PSR模型在预测精度上明显优于未采用复位算法的PSR模型,验证了所提算法的有效性.展开更多
密集蘑菇簇会严重影响蘑菇质量和自动采摘成功率。为避免形成超密集蘑菇簇,提出一种蘑菇生长状态时空预测算法,对蘑菇生长状态进行预测以指导提前疏蕾。该算法采用编码器-预测器框架,将历史序列图像转换为3D张量序列作为模型的输入;编...密集蘑菇簇会严重影响蘑菇质量和自动采摘成功率。为避免形成超密集蘑菇簇,提出一种蘑菇生长状态时空预测算法,对蘑菇生长状态进行预测以指导提前疏蕾。该算法采用编码器-预测器框架,将历史序列图像转换为3D张量序列作为模型的输入;编码器网络中将卷积和长短时记忆(Long short term memory, LSTM)网络融合实现对蘑菇生长的时空相关性特征的提取;在预测网络中加入扩散模型以解决预测图像的模糊问题;此外,在损失函数中增加了蘑菇面积差异损失函数来进一步减小预测蘑菇与实际蘑菇的形状和位置偏差。实验结果表明,本文算法峰值信噪比可达35.611 dB、多层级结构相似性为0.927、蘑菇预测准确性高达0.93,有效提高了蘑菇生长状态图像预测质量和精度,为食用菌生长预测提供了一种新思路。展开更多
海底电缆作为各类海上平台能源供给的生命线,一旦发生故障将产生巨大的经济及战略影响,准确预测海底电缆运行状态有助于提前把握其运行风险,从而实现预防性维护。在充分挖掘海底电缆运维数据中的动、静态特征的基础上,提出了一种基于注...海底电缆作为各类海上平台能源供给的生命线,一旦发生故障将产生巨大的经济及战略影响,准确预测海底电缆运行状态有助于提前把握其运行风险,从而实现预防性维护。在充分挖掘海底电缆运维数据中的动、静态特征的基础上,提出了一种基于注意力机制和卷积神经网络-门控循环神经网络(convolutional neural networks-gated recurrent unit, CNN-GRU)海底电缆运行状态预测方法。首先,考虑在线监测、巡检指标、静态试验三类关键影响因素,建立海底电缆运行状态评估指标体系;然后,基于改进层次分析法及多层次变权评估思想构建海底电缆运行状态评估模型;最后,建立基于注意力机制和CNN-GRU组合神经网络模型,将历史运行参数及状态量化结果作为输入特征参量,实现海底电缆运行状态的演化趋势预测。算例分析表明,所提方法可有效预测海底电缆的运行状态,平均百分数误差低至1.04%,与全连接神经网络、CNN、CNN-长短期记忆神经网络(long short term memory, LSTM)等算法相比均具备更优的预测精度。展开更多
由于电池荷电状态(state of charge,SOC)无法直接测量,且传统的SOC估算方法精度低。为了提升锂离子电池SOC估算精度,对比了不同深度学习网络模型应用于SOC估算的效果,并提出了一种基于DRSN-CW-LSTM网络的锂离子电池SOC估算方法。该方法...由于电池荷电状态(state of charge,SOC)无法直接测量,且传统的SOC估算方法精度低。为了提升锂离子电池SOC估算精度,对比了不同深度学习网络模型应用于SOC估算的效果,并提出了一种基于DRSN-CW-LSTM网络的锂离子电池SOC估算方法。该方法基于长短期记忆网络(long-short-term memory,LSTM)和逐通道不同阈值的深度残差收缩网络(deep residual shrinkage networks with channel-wise thresholds,DRSN-CW),利用锂离子电池电压、电流、温度、容量等数据信息在深度残差收缩网路中进行特征提取,通过LSTM进一步拟合时间序列数据趋势,实现锂离子电池在使用周期内SOC的预测。在DRSN-CW网络的残差收缩模块中可以实现自适应噪声数据处理功能,消除锂离子电池数据流质量对SOC预测的负面影响。利用锂电池公共数据集训练所提出的网络,对比了3种神经网络模型在该两组数据集上的预测效果。实验结果表明,所提出的深度学习模型在两组公开数据集上的MAE和RMSE均值都控制在5%以内,相比其他3种深度学习模型有更好的抗噪性能和预测性能,且估算精度高。展开更多
分布式低碳能源站(distributed low-carbon energy station,DLCES)能提高能源利用效率和可再生能源消纳率,准确预测DLCES的未来运行状态能保障其安全可靠运行。为此,提出一种基于数据驱动的分布式低碳能源站状态预测方法。首先,分析DLCE...分布式低碳能源站(distributed low-carbon energy station,DLCES)能提高能源利用效率和可再生能源消纳率,准确预测DLCES的未来运行状态能保障其安全可靠运行。为此,提出一种基于数据驱动的分布式低碳能源站状态预测方法。首先,分析DLCES结构与运行状态,利用关键状态量和偏移量变化将运行状态划分为正常、恢复、临界及紧急状态;其次,构建深度长短期记忆(long-short term memory,LSTM)模型,并利用改进粒子群算法进行超参数优化,提升预测模型性能;最后,利用测试集数据对柯西变异的粒子群算法(Cauchy mutation particle swarm optimization,CMPSO)和LSTM相结合的模型进行预测仿真,将其与RNN、LSTM及BP神经网络预测结果对比分析。结果表明:CMPSO-LSTM模型能提高预测效果,更具实际意义。展开更多
文摘预测状态表示(Predictive State Representations,PSRs)是用于解决局部可观测问题的有效方法.然而,现实环境中,通过样本学习得到的PSR模型不可能完全准确.随着计算步数的增多,利用PSR模型计算得到的预测向量有可能越来越偏离其真实值,进而导致PSR模型的预测精度越来越低.文中提出了一种PSR模型的复位算法.通过使用判别分析方法确定系统所处的PSR状态,文中所提算法可对利用计算获取的预测向量复位,从而提高PSR模型的准确性.实验结果表明,采用复位算法的PSR模型在预测精度上明显优于未采用复位算法的PSR模型,验证了所提算法的有效性.
文摘密集蘑菇簇会严重影响蘑菇质量和自动采摘成功率。为避免形成超密集蘑菇簇,提出一种蘑菇生长状态时空预测算法,对蘑菇生长状态进行预测以指导提前疏蕾。该算法采用编码器-预测器框架,将历史序列图像转换为3D张量序列作为模型的输入;编码器网络中将卷积和长短时记忆(Long short term memory, LSTM)网络融合实现对蘑菇生长的时空相关性特征的提取;在预测网络中加入扩散模型以解决预测图像的模糊问题;此外,在损失函数中增加了蘑菇面积差异损失函数来进一步减小预测蘑菇与实际蘑菇的形状和位置偏差。实验结果表明,本文算法峰值信噪比可达35.611 dB、多层级结构相似性为0.927、蘑菇预测准确性高达0.93,有效提高了蘑菇生长状态图像预测质量和精度,为食用菌生长预测提供了一种新思路。
文摘海底电缆作为各类海上平台能源供给的生命线,一旦发生故障将产生巨大的经济及战略影响,准确预测海底电缆运行状态有助于提前把握其运行风险,从而实现预防性维护。在充分挖掘海底电缆运维数据中的动、静态特征的基础上,提出了一种基于注意力机制和卷积神经网络-门控循环神经网络(convolutional neural networks-gated recurrent unit, CNN-GRU)海底电缆运行状态预测方法。首先,考虑在线监测、巡检指标、静态试验三类关键影响因素,建立海底电缆运行状态评估指标体系;然后,基于改进层次分析法及多层次变权评估思想构建海底电缆运行状态评估模型;最后,建立基于注意力机制和CNN-GRU组合神经网络模型,将历史运行参数及状态量化结果作为输入特征参量,实现海底电缆运行状态的演化趋势预测。算例分析表明,所提方法可有效预测海底电缆的运行状态,平均百分数误差低至1.04%,与全连接神经网络、CNN、CNN-长短期记忆神经网络(long short term memory, LSTM)等算法相比均具备更优的预测精度。
文摘由于电池荷电状态(state of charge,SOC)无法直接测量,且传统的SOC估算方法精度低。为了提升锂离子电池SOC估算精度,对比了不同深度学习网络模型应用于SOC估算的效果,并提出了一种基于DRSN-CW-LSTM网络的锂离子电池SOC估算方法。该方法基于长短期记忆网络(long-short-term memory,LSTM)和逐通道不同阈值的深度残差收缩网络(deep residual shrinkage networks with channel-wise thresholds,DRSN-CW),利用锂离子电池电压、电流、温度、容量等数据信息在深度残差收缩网路中进行特征提取,通过LSTM进一步拟合时间序列数据趋势,实现锂离子电池在使用周期内SOC的预测。在DRSN-CW网络的残差收缩模块中可以实现自适应噪声数据处理功能,消除锂离子电池数据流质量对SOC预测的负面影响。利用锂电池公共数据集训练所提出的网络,对比了3种神经网络模型在该两组数据集上的预测效果。实验结果表明,所提出的深度学习模型在两组公开数据集上的MAE和RMSE均值都控制在5%以内,相比其他3种深度学习模型有更好的抗噪性能和预测性能,且估算精度高。
文摘分布式低碳能源站(distributed low-carbon energy station,DLCES)能提高能源利用效率和可再生能源消纳率,准确预测DLCES的未来运行状态能保障其安全可靠运行。为此,提出一种基于数据驱动的分布式低碳能源站状态预测方法。首先,分析DLCES结构与运行状态,利用关键状态量和偏移量变化将运行状态划分为正常、恢复、临界及紧急状态;其次,构建深度长短期记忆(long-short term memory,LSTM)模型,并利用改进粒子群算法进行超参数优化,提升预测模型性能;最后,利用测试集数据对柯西变异的粒子群算法(Cauchy mutation particle swarm optimization,CMPSO)和LSTM相结合的模型进行预测仿真,将其与RNN、LSTM及BP神经网络预测结果对比分析。结果表明:CMPSO-LSTM模型能提高预测效果,更具实际意义。
