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基于改进长短期记忆网络模型的水库库区水温模拟 被引量:1
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作者 郑铁刚 吴茂喜 +3 位作者 张迪 金瑾 林俊强 孙双科 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期144-153,共10页
水温是影响水库水生态系统的“主因子”,了解库区水温分布及预测未来的水温变化对保护水库生态具有重要的意义。针对水库水温结构复杂、实时预测困难的技术问题,该研究通过在传统的长短期记忆网络模型(long short-term memory,LSTM)中... 水温是影响水库水生态系统的“主因子”,了解库区水温分布及预测未来的水温变化对保护水库生态具有重要的意义。针对水库水温结构复杂、实时预测困难的技术问题,该研究通过在传统的长短期记忆网络模型(long short-term memory,LSTM)中嵌入相关分析模块自动筛选模型的特征输入,并优化输出维度,提出了一种改进的LSTM模型,并在溪洛渡水库工程开展了模型应用研究,结果表明:1)改进LSTM模型的均方根误差最大值为0.63,纳什效率系数最小值为0.96,表明模型整体性能较好,能够精准地捕捉数据中的长期依赖关系;2)基于改进LSTM模型的库区水温分布预测值和环境流体动力学模型(environmental fluid dynamics code,EFDC)模拟值随时间的量值分布及变化规律基本一致,两者的库区表层年际误差值为-1.19~1.04℃,中层年际误差值为-1.06~1.68℃,底层年际误差值为-1.28~1.07℃,年际水温最大相对误差为8.3%;3)相较于EFDC模型多天的模拟时长,改进模型的计算时间缩短至几百秒,计算效率大幅提升,实现了水温分布的快速、实时精准预测。该研究通过改进LSTM模型,实现了深水水库垂向水温的高效预测,研究结果可为分层取水设施的优化调控提供技术支撑。 展开更多
关键词 水温 模拟 改进长短期网络记忆模型 水温分布 相关性分析 水温预测 人工智能学习
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基于改进长短期记忆网络的铣刀磨损量预测研究 被引量:2
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作者 周文军 肖晓萍 +3 位作者 李自胜 张楷 刘聪 郑升鹏 《机床与液压》 北大核心 2023年第19期203-210,共8页
针对铣刀磨损量预测精度低的问题,提出一种高精度铣刀磨损量预测方法。该方法通过遗传算法(GA)寻出长短期记忆网络(LSTM)的最优参数,并将参数输入LSTM实现改进模型GA-LSTM。采用时域、频域及时频域方法提取特征,应用皮尔逊相关系数法筛... 针对铣刀磨损量预测精度低的问题,提出一种高精度铣刀磨损量预测方法。该方法通过遗传算法(GA)寻出长短期记忆网络(LSTM)的最优参数,并将参数输入LSTM实现改进模型GA-LSTM。采用时域、频域及时频域方法提取特征,应用皮尔逊相关系数法筛选出与铣刀磨损量高度相似的特征向量,输入GA-LSTM模型进行训练,并对测试数据进行预测。实验结果表明:与传统的机器学习方法BPNN或深度学习方法FE-LSTM、CNN相比,GA-LSTM的均方根误差分别下降了41.3%、39.0%、51.5%,平均相对误差分别下降了48.3%、40.8%、56.7%,模型的预测识别精度有较大提高,实现了铣刀磨损量的有效预测。 展开更多
关键词 铣刀磨损量 改进长短期记忆网络 遗传算法 特征提取
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基于改进聚合算法与Tent-GWO-IBiLSTM的刀具磨损分阶段预测
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作者 杨化林 董春芳 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第8期139-145,150,共8页
刀具磨损的准确监测能有效保证工件的高加工质量,针对刀具磨损监测中单一全局模型固定参数不能有效反映刀具退化规律导致预测精度低的问题,提出了一种改进聚合算法(Bagging算法)集成Tent-GWO-IBiLSTM的刀具磨损分阶段预测模型。首先,对... 刀具磨损的准确监测能有效保证工件的高加工质量,针对刀具磨损监测中单一全局模型固定参数不能有效反映刀具退化规律导致预测精度低的问题,提出了一种改进聚合算法(Bagging算法)集成Tent-GWO-IBiLSTM的刀具磨损分阶段预测模型。首先,对信号降噪后提取多通道磨损特征;在Spearman coefficient(斯皮尔曼系数)降维后,基于Fréchet distance(弗雷歇距离)对所提取特征降二次维降使磨损特征匹配刀具磨损退化规律;然后,将刀具磨损进程划分为磨损初期、中期和后期三阶段;使用历史数据训练各阶段改进长短期记忆网络刀具磨损预测(IBiLSTM)模型,并引入Tent映射改进灰狼算法(Tent-GWO)优化各阶段预测模型参数;最后,引入样本信息熵对Bagging算法随机采样问题进行改进,使用改进Bagging算法对各阶段预测模型进行集成降低不同刀具数据分布差异带来的影响并实现刀具磨损分阶段预测,整合各阶段预测结果完成整刀具磨损预测任务。所提方法在PHM2010刀具磨损全寿命数据集进行了验证,相比其他全局模型,提出的分阶段预测模型有着最好的预测效果。 展开更多
关键词 刀具磨损 Fréchet距离 改进双向长短期记忆网络 改进Bagging算法
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基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断 被引量:6
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作者 王福忠 任淯琳 +1 位作者 张丽 王丹 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期118-126,共9页
目的为了解决双向DC-DC电力变换器的软故障诊断精度不高的问题,方法提出基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断模型。首先,分析双向DC-DC电力变换器中电容、电感和MOSFET管的故障机理,通过仿真实验模拟各元件失效后变换器的输... 目的为了解决双向DC-DC电力变换器的软故障诊断精度不高的问题,方法提出基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断模型。首先,分析双向DC-DC电力变换器中电容、电感和MOSFET管的故障机理,通过仿真实验模拟各元件失效后变换器的输出电气参数变化,从而确定变换器不同元件故障时对应的故障特征参数;其次,构建改进的LSTM-SVM双向DC-DC电力变换器故障诊断组合模型,在LSTM中添加Mogrifier门机制,提高LSTM提取时间序列原始数据中微弱特征的能力;最后,由于传统LSTM的末端分类器为Softmax,其主要解决单一元件诊断问题,变换器故障类型较多,维数较高,所以采用麻雀搜索算法优化的SVM代替原有的Softmax函数,对LSTM输出的数据进行故障分类,提高故障诊断的准确率。设置双向DC-DC电力变换器充放电两种状态下,包含电解电容、电感和MOSFET单双管故障在内的24组故障,分别采用本文构建的改进的LSTM-SVM和原始的LSTM-SVM双向DC-DC变换器故障诊断模型进行诊断。结果结果表明,改进的LSTM-SVM故障诊断模型诊断准确率平均值为99.71%,原始的LSTM-SVM故障诊断模型诊断准确率平均值为88.48%,改进的LSTM-SVM故障诊断模型对各元件的故障诊断正确率均高于原始的LSTM-SVM故障诊断模型的。结论基于改进LSTM-SVM的双向DC-DC电力变换器故障诊断模型实现了对双向DC-DC电力变换器中的电解电容、电感和MOSFET单双管故障的准确诊断。 展开更多
关键词 双向DC-DC变换器 软故障 改进长短期记忆网络 麻雀搜索 支持向量机 故障诊断
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基于改进的CNN-LSTM短期风功率预测的系统旋转备用经济性分析 被引量:19
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作者 陈海鹏 周越豪 +3 位作者 王趁录 王俊祺 韩皓 吕鑫升 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期439-446,共8页
为更准确地预测短期风功率,提出了一种新型短期风功率预测方法。首先采用Pearson相关系数法对风速、风向等影响因素序列与风功率序列进行相关性分析;其次,利用卷积神经网络(convolution neural network,CNN)对输入的时序序列进行特征提... 为更准确地预测短期风功率,提出了一种新型短期风功率预测方法。首先采用Pearson相关系数法对风速、风向等影响因素序列与风功率序列进行相关性分析;其次,利用卷积神经网络(convolution neural network,CNN)对输入的时序序列进行特征提取;然后在长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络基础上新增一个遗忘门和一个输入门,形成具有多级门控的LSTM网络,并且结合CNN建立能够提高输入序列特征提取能力和预测精度的改进的CNN-LSTM短期风功率预测模型;最后,以甘肃省某风电场实测数据进行仿真分析,并将预测结果作为制定调度计划的依据,分析不同预测结果对系统运行成本的影响。仿真结果表明:相比LSTM模型与CNN-LSTM模型,采用所提模型进行预测所得结果的均方根误差分别减少63.9%和47.9%,平均绝对误差分别减少70.4%和53.5%,可在一定程度上提高风功率预测精度。采用该模型的风功率预测结果可以有效减少系统预留的旋转备用容量,降低系统运行成本,能够为调度计划的制定提供有力依据。 展开更多
关键词 卷积神经网络 改进长短期记忆网络 风功率预测 相关性分析 旋转备用 经济性分析
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基于Dropout-ILSTM网络的短期电力负荷预测 被引量:16
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作者 刘皓琪 高飞 +1 位作者 王耀力 武淑红 《电测与仪表》 北大核心 2021年第5期105-111,共7页
针对传统BP神经网络难以处理电力负荷数据间关联的问题,提出了一种基于Dropout的改进的长短期记忆神经网络结构用于短期电力负荷预测。这种改进的长短期记忆神经网络(Improved LSTM,ILSTM),通过将长短期记忆网络的多个时间步输入与输出... 针对传统BP神经网络难以处理电力负荷数据间关联的问题,提出了一种基于Dropout的改进的长短期记忆神经网络结构用于短期电力负荷预测。这种改进的长短期记忆神经网络(Improved LSTM,ILSTM),通过将长短期记忆网络的多个时间步输入与输出矢量进行全连接,增强了对目标系统中线性成分的表征;使用Dropout对ILSTM网络进行优化,提高了网络的泛化能力,同时减少了模型的训练时间;以日期、温度、电价和电力负荷数据作为输入构建了Dropout-ILSTM电力负荷预测模型。以AEMO提供的新南威尔士州电力负荷数据作为测试用例,实验结果表明,相较其它神经网络模型,文中所提出的Dropout-ILSTM模型预测精度更高、泛化能力更强,适用于不同预测宽度的电力负荷预测。 展开更多
关键词 改进长短期记忆网络 DROPOUT Dropout-ILSTM网络 短期电力负荷预测
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突发公共卫生事件下感染人数与需求预测
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作者 王付宇 叶惠芬 李艳 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期3913-3922,共10页
当突发公共卫生事件发生后,由于其传播规律不明确和供需信息不对称等问题使得医疗物资的保障问题突显。研究通过预测突发公共卫生事件的发展情况,为建立应急医疗物资需求预测模型以确保稳定的物资保障提供重要基础。研究提出了易感者-... 当突发公共卫生事件发生后,由于其传播规律不明确和供需信息不对称等问题使得医疗物资的保障问题突显。研究通过预测突发公共卫生事件的发展情况,为建立应急医疗物资需求预测模型以确保稳定的物资保障提供重要基础。研究提出了易感者-暴露者-感染者-康复者-死亡者(Susceptible-Exposed-Infectious-Recovered-Death,SEIRD)模型和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)改进的长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络相结合的SEIRD-GA-LSTM模型,实现了对疫情多阶段、多尺度的预测。实例分析结果显示:基于SEIRD-GA-LSTM的组合预测方法准确率较高,验证了模型的有效性和稳健性。 展开更多
关键词 公共安全 多阶段预测 易感者-暴露者-感染者-康复者-死亡者模型 遗传算法改进长短期记忆网络 组合预测方法
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基于混合模型的超短期风速区间预测 被引量:15
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作者 张金良 刘子毅 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第22期49-58,共10页
准确的风速预测能够促进大规模的风电并网,保证电力系统的安全稳定运行。针对传统点预测方法难以表征预测结果概率可信度问题,提出一种基于模糊信息粒化、改进长短期记忆网络与差分自回归移动平均模型的混合区间预测模型。首先,采用自... 准确的风速预测能够促进大规模的风电并网,保证电力系统的安全稳定运行。针对传统点预测方法难以表征预测结果概率可信度问题,提出一种基于模糊信息粒化、改进长短期记忆网络与差分自回归移动平均模型的混合区间预测模型。首先,采用自适应噪声的完全集合经验模态分解模型对原始风速数据进行分解,并依据模糊熵重构得到新序列。在此基础上,对每个序列依次进行模糊信息粒化,获得最大值、最小值及平均值。最后,利用改进长短期记忆网络模型预测高频序列,差分自回归移动平均模型预测低频序列与余项,并将所得上下界求和得到最终风速区间。算例分析表明,所提模型得出的风速预测区间能够准确覆盖实测风速,为电力系统调度提供更多有价值的决策信息。 展开更多
关键词 风速区间预测 模糊信息粒化 改进长短期记忆神经网络 差分自回归移动平均模型 混合模型
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基于深度无监督学习的本体匹配技术
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作者 郭建华 吕青 赵保忠 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第1期174-181,共8页
针对一些缺少参考对齐的本体匹配任务,提出一种基于深度无监督学习的匹配技术,通过对文本的上下文信息进行学习,提取到抽象文本特征,以此找到对齐。由于高维度输入会影响计算的效率,针对本体的多种描述构建CNN(convolutional neural net... 针对一些缺少参考对齐的本体匹配任务,提出一种基于深度无监督学习的匹配技术,通过对文本的上下文信息进行学习,提取到抽象文本特征,以此找到对齐。由于高维度输入会影响计算的效率,针对本体的多种描述构建CNN(convolutional neural network)模块并且和不同的RNN(recurrent neural network)串行连接实现特征降维,提出一种改进的基于BiLSTM(bidirectional long and short term memory neural network)的注意力机制来提取较好的抽象特征。提出一种多主导的对齐集成策略将本体不同层次的对齐进行合并,提高匹配的质量。实验在OAEI(ontology alignment evaluation initiative)的benchmark测试集上进行,提出方法的评价指标较高,并且和其它匹配系统作比较,高质量的对齐验证了所提方法具有一定的先进性和创新性。 展开更多
关键词 无监督学习 本体匹配 特征降维 卷积神经网络 循环神经网络 改进的基于双向长短期记忆神经网络的注意力机制 多主导的对齐提取策略
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基于ILSTM-AMSGD神经网络的时间序列预测方法 被引量:1
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作者 杨爽 李文静 乔俊飞 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1793-1800,共8页
针对标准长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络的结构参数众多、训练过程耗时长问题,提出一种基于自适应动量随机梯度下降(adaptive momentum stochastic gradient descent,AMSGD)算法的改进型长短期记忆神经网络(ILSTM-AM... 针对标准长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络的结构参数众多、训练过程耗时长问题,提出一种基于自适应动量随机梯度下降(adaptive momentum stochastic gradient descent,AMSGD)算法的改进型长短期记忆神经网络(ILSTM-AMSGD神经网络),并将其用于时间序列预测中。首先,通过简化结构方程中的递归项权值,减少网络中所需训练的参数。其次,设计一种AMSGD算法对神经网络结构参数进行学习。最后,通过2个基准数据集和1个实际数据集对ILSTM-AMSGD神经网络模型在时间序列预测中的准确性和运行效率进行实验验证。结果表明,递归项权值简化方法可以提高模型的泛化能力,同时AMSGD算法加快了模型的收敛速度。与其他模型相比,ILSTM-AMSGD神经网络模型实现了对时间序列更加高效、准确的预测。 展开更多
关键词 时间序列预测 改进长短期记忆神经网络 权重精简 梯度下降算法 自适应 动量
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改进LSTM-RF算法的传感器故障诊断与数据重构研究 被引量:13
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作者 林涛 张达 王建君 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2021年第5期845-852,共8页
针对传感器的故障诊断与故障数据重构问题,提出一种基于改进型长短期记忆网络(LSTM)和随机森林(RF)的混合算法。首先,运用改进型LSTM算法对传感器的输出序列进行预测,将预测值与实际值作差得到残差序列。然后,通过RF算法对残差序列进行... 针对传感器的故障诊断与故障数据重构问题,提出一种基于改进型长短期记忆网络(LSTM)和随机森林(RF)的混合算法。首先,运用改进型LSTM算法对传感器的输出序列进行预测,将预测值与实际值作差得到残差序列。然后,通过RF算法对残差序列进行分类,识别出传感器的故障状态。当传感器诊断的结果为故障工作状态时,利用改进型LSTM的预测值重构故障数据。所提的改进LSTM-RF算法在功能上既可以对传感器故障类型进行诊断,又可以对故障数据进行重构。实验结果表明,改进的LSTM-RF算法的传感器故障识别准确率在不同的数据集上均能大于97%,故障数据重构的均方根误差小于4%;相比标准的LSTM-RF算法,改进的LSTM-RF算法在收敛速度提高的同时故障数据重构的精度提高了0.4%。 展开更多
关键词 传感器 故障诊断 故障数据重构 改进长短期记忆网络 随机森林
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基于注意力机制的CNN-ILSTM地铁站PM_(2.5)预测建模 被引量:2
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作者 朱菊香 谷卫 +2 位作者 罗丹悦 潘斐 张赵良 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第7期53-62,共10页
为提高PM_(2.5)的预测精度,提出一种基于卷积神经网络(CNN)、改进长短期记忆网络(ILSTM)和注意力机制(attention)组合的预测模型。ILSTM删除LSTM中的输出门,改进其输入门和遗忘门,并引入转换信息模块(CIM),以防止学习过程中的过饱和。... 为提高PM_(2.5)的预测精度,提出一种基于卷积神经网络(CNN)、改进长短期记忆网络(ILSTM)和注意力机制(attention)组合的预测模型。ILSTM删除LSTM中的输出门,改进其输入门和遗忘门,并引入转换信息模块(CIM),以防止学习过程中的过饱和。该模型将一维卷积神经网络的特征提取和改进长短期记忆网络学习序列依赖性的能力相结合,得到过去不同时间特征状态对未来PM_(2.5)浓度的影响,可以有效模拟PM_(2.5)在时间和空间上的依赖性,并通过注意力机制自动权衡过去的特征状态,进一步提升PM_(2.5)预测的准确度。实验结果表明:CNN-ILSTM-attention模型的拟合度达到98.5%,与LSTM模型、CNN-LSTM模型和CNN-ILSTM模型相比,分别提高26%、9.2%和6.2%,具有较高的预测精度和应用价值。 展开更多
关键词 卷积神经网络 改进长短期记忆网络 PM_(2.5)浓度预测 注意力机制
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