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基于优化的EMD-LSTM的土石坝沉降预测模型研究
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作者 李宗淇 姚成林 赵文波 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期272-281,共10页
针对土石坝沉降预测模型中回归模型易受多重共线性影响,神经网络模型存在过拟合、局部极值陷阱以及超参数难以确定等问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的优化模型。首先,通过EMD对全球导航卫星系统(GNSS... 针对土石坝沉降预测模型中回归模型易受多重共线性影响,神经网络模型存在过拟合、局部极值陷阱以及超参数难以确定等问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的优化模型。首先,通过EMD对全球导航卫星系统(GNSS)测点的时间序列数据进行多尺度分解,提取趋势和周期成分。然后,利用主成分分析(PCA)筛选关键影响因子,减少数据维度,提高模型的泛化能力。最后,采用LSTM构建时间序列模型,并通过鲸鱼优化算法(WOA)优化LSTM的超参数,以提升模型的预测精度和收敛速度。实验结果表明,该模型在土石坝沉降预测中具有显著的优势,均方误差(MSE)为7.070 1,平均绝对误差(MAE)为1.885 9,拟合优度(R2)为99.83%。与传统方法相比,该模型在降噪、特征捕捉和超参数优化等方面均有明显提升,可为土石坝沉降提供可靠的预测方案。 展开更多
关键词 土石坝 沉降预测 模型 经验模态分解(EMD) 长短期记忆神经网络(lstm)
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基于LSTM-GRU-Attention模型的管道直饮水月供水量预测
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作者 刘颖 刘治学 +5 位作者 郭广丰 刘保卫 杜帅帅 王鹏渊 张新田 赵继然 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期116-124,共9页
管道直饮水月供水量的预测受到多种因素的影响,如气温变化、节假日效应以及用户数量变动等,这些因素共同作用导致供水量序列呈现出复杂性、非线性和非平稳性的特点。为了提高预测模型的准确度并优化其网络结构,提出了一种结合长短期记忆... 管道直饮水月供水量的预测受到多种因素的影响,如气温变化、节假日效应以及用户数量变动等,这些因素共同作用导致供水量序列呈现出复杂性、非线性和非平稳性的特点。为了提高预测模型的准确度并优化其网络结构,提出了一种结合长短期记忆(LSTM)、门控循环单元(GRU)与注意力机制(Attention)的LSTM-GRU-Attention预测模型。该模型通过贝叶斯优化算法确定最优超参数,并将外部因素如气温等与历史月供水量数据一起作为输入时间序列,借助Attention机制,模型能够对输入序列中的不同时间步进行加权处理,从而更准确地捕捉供水量的波峰和波谷值。结果表明:与单独使用LSTM、GRU及LSTM-GRU模型相比,LSTM-GRU-Attention模型在预测精度上有显著提升,平均绝对百分比误差(MAPE)达到了6.89%,较其他3种模型分别降低了7.74%、6.29%和5.23%,同时收敛速度更快。LSTM-GRU-Attention模型在高效预测管道直饮水月供水量方面展现了显著的效果,有助于直饮水企业合理安排生产计划、降低运营成本及提升管理水平,显示出较高的应用价值。 展开更多
关键词 管道直饮水 月供水量预测 长短期记忆网络 门控循环单元 lstm-GRU-Attention模型
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基于SVM-SARIMA-LSTM模型的城市用水量实时预测
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作者 李轩 吴永强 +2 位作者 王佳伟 杨伟超 张天洋 《水电能源科学》 北大核心 2025年第3期36-39,6,共5页
为提高气象波动下城市用水量预测精度,通过季节性分解的趋势—季节性—残差程序(STL)将城市时用水量分解为趋势分量、季节性分量和残差分量3部分,使用季节性自回归移动平均模型(SARIMA)对季节性部分进行捕捉,利用支持向量机(SVM)提取趋... 为提高气象波动下城市用水量预测精度,通过季节性分解的趋势—季节性—残差程序(STL)将城市时用水量分解为趋势分量、季节性分量和残差分量3部分,使用季节性自回归移动平均模型(SARIMA)对季节性部分进行捕捉,利用支持向量机(SVM)提取趋势部分与气温、降水、风速、气压和相对湿度5个气象因素之间的关系,利用长短时记忆网络(LSTM)对波动性明显的残差部分进行关系捕捉,构建了SVM-SARIMA-LSTM用水量实时预测模型,并利用衡水市3个月时用水量数据和气象数据训练SVM-SARIMA-LSTM模型,以随后1周的实测数据作为验证集对模型预测性能进行评估。结果表明,SVM-SARIMA-LSTM模型的平均绝对百分比误差(E_(MAP))比SARIMA模型低4.502%,均方根误差(E_(RMSE))降低了39.084%,确定系数R^(2)提高了9.965%,最大绝对误差(E_(maxA))减小了55.946%,具有较好的应用价值。所建模型通过整合关键气象因素,准确地捕捉到城市用水量的季节性趋势及非季节性波动,展现了优良的泛化性。 展开更多
关键词 SARIMA模型 支持向量机 长短时记忆神经网络 SVM-SARIMA-lstm模型 STL分解程序 气象因素 用水量预测
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基于ARIMA-DBO-LSTM组合模型的矿区地表沉降预测:以贵州省开阳县洋水矿区为例
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作者 文林海 刘萍 +4 位作者 黄鑫康 高方玲 刘贞智 李正龙 王春华 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10193-10203,共11页
随着矿产资源的大规模开采,矿区地表沉降问题日益严重,对环境安全和矿区可持续发展构成了重大威胁。以贵州省开阳县洋水矿区内平安一矿和双阳磷矿为研究对象,融合时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, I... 随着矿产资源的大规模开采,矿区地表沉降问题日益严重,对环境安全和矿区可持续发展构成了重大威胁。以贵州省开阳县洋水矿区内平安一矿和双阳磷矿为研究对象,融合时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar, InSAR)技术和机器学习算法模型,对该磷矿矿区地表沉降进行监测与预测研究。利用小基线集技术获取2020年9月—2023年5月的地表累积时间序列沉降,并通过全球定位系统(global positioning system, GPS)实测沉降数据进行精度评估,得出监测结果具有准确性,并基于该结果,选取研究区内重要沉降点E1和E2,分别建立自回归滑动平均(autoregressive integrated moving average, ARIMA)和蜣螂优化算法(dung beetle optimizes, DBO)优化的长短期记忆网络(long short term memory, LSTM)预测模型以及基于不同权重下的ARIMA-DBO-LSTM组合模型,对其沉降趋势进行预测分析。结果表明:基于残差倒数法权重分配下的ARIMA-DBO-LSTM组合模型预测精度在E1和E2点均为最高,组合模型在处理复杂时序数据时弥补了单一预测模型的不足。所提方法能够为该研究区地表沉降预测提供一定的参考价值。 展开更多
关键词 小基线集雷达干涉测量(SBAS-InSAR) 蜣螂优化算法(DBO) 自回归滑动平均(ARIMA)模型 长短期记忆网络(lstm)模型
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基于SBAS-InSAR与LSTM技术的高寒矿区排土场边坡形变监测研究
5
作者 吴志杰 刘昌义 +5 位作者 胡夏嵩 唐彬元 李帅飞 邓太国 梁晓娜 雷浩川 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期1083-1098,共16页
针对传统监测技术难以对高寒冻融环境条件下矿区排土场边坡开展连续性、整体性形变监测,以及难以实现精准预测排土场变形趋势,本文以青海木里煤田江仓矿区2号井为研究区,基于Sentinel-1 A影像数据,联合SBAS-InSAR与长短期记忆神经网络(L... 针对传统监测技术难以对高寒冻融环境条件下矿区排土场边坡开展连续性、整体性形变监测,以及难以实现精准预测排土场变形趋势,本文以青海木里煤田江仓矿区2号井为研究区,基于Sentinel-1 A影像数据,联合SBAS-InSAR与长短期记忆神经网络(LSTM)的方法,获取青海木里煤田江仓矿区2号井2019~2022年间2处排土场边坡形变结果,开展排土场边坡形变特征和降雨因素对边坡形变趋势的影响研究,并利用排土场边坡时序形变结果进行LSTM预测模型的构建。研究结果表明,青海木里煤田江仓矿区2号井南、北2处排土场边坡年平均形变速率为-62~21 mm·a^(-1),最大累积沉降量分别为255 mm、214.5 mm;对比日降雨量值表明,降雨后排土场边坡形变表现出呈相对加速沉降的变化趋势;在LSTM模型的预测样本中最大误差为2.42 mm,决定系数(R^(2))均大于0.9,最大均方根误差(RMSE)、均方误差(MAE)分别为1.14 mm、0.97 mm,表明使用SBAS-InSAR技术与构建LSTM模型在高寒矿区排土场边坡形变监测及预测方面具有可靠性和可行性,可为高寒矿区排土场边坡及类似工程边坡稳定性评价及病害防治提供科学指导。 展开更多
关键词 高寒矿区 SBAS-InSAR 长短期记忆(lstm)神经网络模型 变形监测
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CEEMDAN改进的CNN-LSTM短期电离层TEC预测模型
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作者 焦迎香 李克昭 岳哲 《导航定位学报》 北大核心 2025年第3期107-115,共9页
针对电离层总电子含量(TEC)值的时序变化通常呈现非线性和随机性的问题,提出一种结合完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和基于卷积神经网络和长短时记忆网络的时空网络(CNN-LSTM)神经网络的TEC预测模型:采用分解、预测和重构的方法,结合CEE... 针对电离层总电子含量(TEC)值的时序变化通常呈现非线性和随机性的问题,提出一种结合完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和基于卷积神经网络和长短时记忆网络的时空网络(CNN-LSTM)神经网络的TEC预测模型:采用分解、预测和重构的方法,结合CEEMDAN在时间序列分解上和CNN-LSTM在预测精度上的优势,对电离层TEC值进行短期预测;然后利用国际全球卫星导航系统服务组织(IGS)中心发布的2019和2023年4个季节,以及分布在中高低纬度的6个格网点的TEC格网数据进行实验分析。实验结果表明,CEEMDAN-CNN-LSTM组合模型的预测结果能很好地反映电离层TEC的时间变化特性,在2019年太阳活动低年和2023年太阳活动高年的预测精度均方根误差(RMSE)相较于长短时记忆(LSTM)网络模型可分别平均提升2.62总电子含量单位(TECU)和10.44TECU,相较于CNN-LSTM模型可提升1.85TECU和7.23TECU。 展开更多
关键词 电离层总电子含量(TEC) 长短期记忆(lstm)神经网络 卷积神经网络(CNN) 完全集合经验模态分解(CEEMDAN) 预测模型
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基于LSTM的改进模型在电离层TEC预报中的应用
7
作者 黄灿 黎峻宇 +2 位作者 刘立龙 黄良珂 韦律权 《空间科学学报》 北大核心 2025年第5期1256-1264,共9页
电离层延迟是全球卫星导航定位中重要的误差源之一,提高电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)预报精度对改善卫星导航定位精度极其重要.本文联合滑动窗口(Sliding Window)和长短时记忆(Long-Short-Term Memory,LSTM)神经网络,... 电离层延迟是全球卫星导航定位中重要的误差源之一,提高电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)预报精度对改善卫星导航定位精度极其重要.本文联合滑动窗口(Sliding Window)和长短时记忆(Long-Short-Term Memory,LSTM)神经网络,以滑动窗口算法对输入序列数据集不断更新并测试不同输入序列长度对应模型的精度,最后以预测值来更新输入数据序列的最后10%,进而构建TEC预报模型SLSTM(Sliding Window on Long-Short-Term Memory).验证结果表明,该模型在平静期和磁暴期预测残差绝对值小于5TECU的比例均达85%以上,较传统LSTM模型对应值占比增加了49%,71%,均方根误差(RMSE)低31%,35%;其预报结果的平均绝对误差(MAE)减少25%,32%;SLSTM模型预测结果的RMSE均值、MAE均值均比传统LSTM模型、BP模型小. 展开更多
关键词 电离层 总电子含量 长短时记忆网络 神经网络 改进模型
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基于增强Bi-LSTM的船舶运动模型辨识
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作者 张浩晢 杨智博 +2 位作者 焦绪国 吕成兴 雷鹏 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期76-84,共9页
[目的]针对基于数据驱动的船舶建模策略获得的模型预测精度低、适应性差等特点,提出一种增强的双向长短期记忆(Bi-LSTM)神经网络用于船舶的高精度非参数化建模。[方法]首先,利用Bi-LSTM神经网络的特点,实现对序列双向时间维度的特征提... [目的]针对基于数据驱动的船舶建模策略获得的模型预测精度低、适应性差等特点,提出一种增强的双向长短期记忆(Bi-LSTM)神经网络用于船舶的高精度非参数化建模。[方法]首先,利用Bi-LSTM神经网络的特点,实现对序列双向时间维度的特征提取。基于此,设计一维卷积神经网络(1D-CNN)提取序列的空间维度特征。然后,采用多头自注意力机制(MHSA)多角度对序列进行自适应加权处理。利用KVLCC2船舶航行数据,将所提增强Bi-LSTM模型与支持向量机(SVM)、门控循环单元(GRU)、长短期记忆神经网络(LSTM)模型的预测效果进行对比。[结果]所提增强Bi-LSTM模型在测试集中均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)性能指标分别低于0.015和0.011,决定系数(R2)高于0.99913,预测精度显著高于SVM,GRU,LSTM模型。[结论]增强Bi-LSTM模型泛化性能优异,预测稳定性及预测精度高,有效实现了船舶的运动模型辨识。 展开更多
关键词 系统辨识 非参数化建模 一维卷积神经网络 双向长短期记忆神经网络 多头自注意力机制
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基于LSTM下新能源拖拉机电池健康状态预测研究
9
作者 沈晨普 李辉 刘进福 《农机使用与维修》 2025年第9期1-8,共8页
新能源拖拉机动力电池健康状态直接影响作业效率和使用寿命,准确预测电池SOH对于提高电池管理系统性能、优化电池维护策略以及保障农业生产稳定性具有重要意义。本文基于灰色关联度分析对提取的特征和电池容量退化之间的相关性进行分析... 新能源拖拉机动力电池健康状态直接影响作业效率和使用寿命,准确预测电池SOH对于提高电池管理系统性能、优化电池维护策略以及保障农业生产稳定性具有重要意义。本文基于灰色关联度分析对提取的特征和电池容量退化之间的相关性进行分析并排序,筛选出充电温度最大的时间和放电温度最大值等8个相关性较高的特征,然后构建长短时记忆网络预测模型,利用数据预处理技术优化数据质量,并基于LSTM深度学习模型进行SOH预测。试验结果表明,该方法相比传统的支持向量回归和随机森林方法,具有更高的预测精度和泛化能力。本研究为新能源农业装备的电池健康管理提供了一种高效、智能的预测手段,旨在进一步提升农业生产的智能化水平和能源利用效率。 展开更多
关键词 新能源拖拉机 电池健康状态 长短时记忆网络 预测模型 农业智能化
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Prophet-LSTM组合模型在运输航空征候预测中的应用 被引量:3
10
作者 杜红兵 邢梦柯 赵德超 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1878-1885,共8页
为准确预测中国运输航空征候万时率,提出了一种将时间序列模型和神经网络模型组合的预测方法。首先,利用2008年1月—2020年12月的运输航空征候万时率数据建立Prophet模型,使用RStudio软件进行模型拟合,获取运输航空征候万时率的线性部分... 为准确预测中国运输航空征候万时率,提出了一种将时间序列模型和神经网络模型组合的预测方法。首先,利用2008年1月—2020年12月的运输航空征候万时率数据建立Prophet模型,使用RStudio软件进行模型拟合,获取运输航空征候万时率的线性部分;其次,利用长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)建模,获取运输航空征候万时率的非线性部分;最后,利用方差倒数法建立Prophet-LSTM组合模型,使用建立的组合模型对2021年1—12月运输航空征候万时率进行预测,将预测结果与实际值进行对比验证。结果表明,Prophet-LSTM组合模型的EMA、EMAP、ERMS分别为0.0973、16.1285%、0.1287。相较于已有的自回归移动平均(Auto Regression Integrated Moving Average,ARIMA)+反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)组合模型和GM(1,1)+ARIMA+LSTM组合模型,Prophet-LSTM组合模型的EMA、EMAP、ERMS分别减小了0.0259、10.4874百分点、0.0143和0.0128、2.0599百分点、0.0086,验证了Prophet-LSTM组合模型的预测精度更高,性能更优良。 展开更多
关键词 安全社会工程 运输航空征候 Prophet模型 长短期记忆网络(lstm)模型 组合预测模型
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基于深度AttLSTM网络的脱硫过程建模 被引量:2
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作者 刘泉伯 李晓理 王康 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期140-151,共12页
脱硫过程是具有高度动态非线性和较大延迟时间的复杂工业过程,为了解决烟气脱硫过程的建模问题,设计了注意力机制下的深度长短期记忆(attention mechanism-based long short-term memory,AttLSTM)网络,并基于该网络设计自动编码器,完成... 脱硫过程是具有高度动态非线性和较大延迟时间的复杂工业过程,为了解决烟气脱硫过程的建模问题,设计了注意力机制下的深度长短期记忆(attention mechanism-based long short-term memory,AttLSTM)网络,并基于该网络设计自动编码器,完成脱硫过程异常点的检测。该文首次提出使用AttLSTM网络自编码器对脱硫过程进行离群点检测,并且该网络模型同样首次应用于脱硫过程的辨识任务中。从更深的意义上讲,该文尝试使用深度学习模型对复杂系统进行辨识,所建立的AttLSTM网络之前未出现在系统辨识领域,该网络的出现可以丰富辨识模型的选择,同时为人工智能技术在系统辨识领域和控制领域的应用与推广提供参考。实验结果表明,相比于之前文献出现的脱硫过程建模方法,所提方法在不同性能指标上均具有更好的表现,由此可以证明深度AttLSTM网络在脱硫场景下的有效性。 展开更多
关键词 湿法烟气脱硫 过程建模 长短期记忆网络 注意力机制 自动编码器 大气污染
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基于LSTM-文本分析的量化选股模型
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作者 陆芳玲 赵家玮 夏铁成 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期352-361,共10页
随着国民生活水平的提高,越来越多的人投身于股票市场.为了科学有效地量化选股,通过将量化投资、深度学习及文本分析进行有机结合,来建立量化选股模型.首先,通过文本分析筛选出基本面利好的股票;然后,通过长短期记忆(long-short term me... 随着国民生活水平的提高,越来越多的人投身于股票市场.为了科学有效地量化选股,通过将量化投资、深度学习及文本分析进行有机结合,来建立量化选股模型.首先,通过文本分析筛选出基本面利好的股票;然后,通过长短期记忆(long-short term memory,LSTM)选出预测准确度良好的股票;最后,预测所选出的股票在未来几天的股价趋势.在实证分析方面,通过本模型对部分股票进行运算,选取预测效果较好的股票:赢合科技. 展开更多
关键词 量化选股 文本分析 长短期记忆(long-short term memory lstm) 预测
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基于CNN和BiLSTM神经网络模型的太阳能供暖负荷预测研究 被引量:3
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作者 周泽楷 侯宏娟 +1 位作者 孙莉 靳涛 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期415-422,共8页
针对太阳能供暖系统中因热量供需不匹配而引起的能源浪费现象,提出一种基于卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络的短期热负荷预测模型。首先对数据进行清洗,使数据准确完整;其次依据皮尔逊相关系数对输入特征进行筛选;最后依据其空间-... 针对太阳能供暖系统中因热量供需不匹配而引起的能源浪费现象,提出一种基于卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络的短期热负荷预测模型。首先对数据进行清洗,使数据准确完整;其次依据皮尔逊相关系数对输入特征进行筛选;最后依据其空间-时间特征建立卷积神经网络-双向长短期记忆神经网络模型。在与单一神经网络模型长短期记忆神经网络及双向长短期记忆神经网络进行详细比较和分析后,结果表明,该模型相较于传统神经网络模型在精确度上存在明显提升,验证了本模型在太阳能供暖负荷预测中的有效性。 展开更多
关键词 太阳能供暖 卷积神经网络 长短期记忆网络 热负荷 神经网络模型
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基于GMM-KNN-LSTM的烧结矿化学指标预测 被引量:1
14
作者 閤光磊 吴朝霞 +1 位作者 刘梦园 姜玉山 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期314-322,共9页
针对烧结矿化学指标检测频率低导致无标签样本无法被机器学习利用的问题,提出了一种充分利用样本中有用信息的烧结矿化学指标预测模型.首先,结合高斯混合模型(GMM)和K-近邻(KNN)算法,将无标签样本转化为有标签样本,然后与长短期记忆(LS... 针对烧结矿化学指标检测频率低导致无标签样本无法被机器学习利用的问题,提出了一种充分利用样本中有用信息的烧结矿化学指标预测模型.首先,结合高斯混合模型(GMM)和K-近邻(KNN)算法,将无标签样本转化为有标签样本,然后与长短期记忆(LSTM)单元相结合,用于预测烧结矿的总铁质量分数、FeO质量分数和碱度3个化学指标.通过与反向传播神经网络(BPNN)、循环神经网络(RNN)和LSTM三种模型对比,结果表明所建模型具有较低的预测误差.总铁质量分数和FeO质量分数的预测命中率在允许误差±0.5%内时分别达到98.73%和95.33%,碱度的预测命中率在允许误差±0.05内为98.13%,展现了较高的预测精度. 展开更多
关键词 烧结矿化学指标 预测模型 无标签样本处理算法 lstm 数据预处理
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基于GMM和GA-LSTM的稀土熔盐电解过程原料含量状态识别模型 被引量:1
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作者 张震 朱尚琳 +3 位作者 伍昕宇 刘飞飞 何鑫凤 王家超 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1727-1742,共16页
在高温高风险的稀土熔盐电解工艺中,为了实现稀土熔盐电解过程原料含量状态的智能识别,提出了一种基于混合高斯背景建模(GMM)和遗传算法优化的长短期记忆神经网络(GA-LSTM)的分类模型。模型通过GMM算法、R通道自适应滤波和中值滤波准确... 在高温高风险的稀土熔盐电解工艺中,为了实现稀土熔盐电解过程原料含量状态的智能识别,提出了一种基于混合高斯背景建模(GMM)和遗传算法优化的长短期记忆神经网络(GA-LSTM)的分类模型。模型通过GMM算法、R通道自适应滤波和中值滤波准确提取图像的火焰前景和特征,以量化熔盐电解反应的剧烈程度,进而判断稀土熔盐电解处于原料含量过多或含量正常状态;然后利用GA-LSTM神经网络建立熔盐表面火焰特征和稀土熔盐电解过程原料含量状态的非线性映射关系。结果表明:模型的识别精度高达99.79%,具有较好的泛化性,为实现稀土熔盐电解工艺自动化提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 稀土熔盐 火焰 特征 混合高斯模型 长短期记忆神经网络 遗传算法
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基于LSTM的航线飞行员操纵平稳性预测模型 被引量:1
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作者 王文超 何健 +1 位作者 宋佰胜 汪磊 《中国安全科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期48-55,共8页
为实时预测飞行员不安全事件,使用长短期记忆神经网络(LSTM)评价飞行员操纵平稳性,并通过优化指标改进飞行员的操纵品质。首先,通过筛选飞行员在执飞中的平稳性操纵快速存取记录仪(QAR)数据,建立描述飞行员操纵行为特征的人机操纵因素集... 为实时预测飞行员不安全事件,使用长短期记忆神经网络(LSTM)评价飞行员操纵平稳性,并通过优化指标改进飞行员的操纵品质。首先,通过筛选飞行员在执飞中的平稳性操纵快速存取记录仪(QAR)数据,建立描述飞行员操纵行为特征的人机操纵因素集;其次,靶向分析影响飞机平稳操纵的因子,采用灰色关联度分析方法,从与飞机平稳性紧密相关的37个监测参数中定位关联风险的15个特征度量参数;然后,利用LSTM建立模型训练和测试所得数据预测飞行员的操纵平稳性,并制定指标评判标准评价安全平稳性品质;最后,通过机器学习(ML)对相关的影响因子进行重要度排序以改进模型效度。研究结果表明:时间序列模型可以有效剔除原始参数中与预测结果相关性小以及无相关的参数干扰;通过平稳性模型预测风险的精度较高,可为飞行员提供3~4 s的时间裕度采取预控措施,减少飞行过程中的不安全事件发生。 展开更多
关键词 长短期记忆(lstm) 飞行员 操纵平稳性 预测模型 快速存取记录仪(QAR) 机器学习(ML)
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基于机器学习的酸性气藏地下储气库硫化氢含量预测方法 被引量:1
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作者 冯国庆 杜勤锟 +3 位作者 周道勇 蔡家兰 程希 莫海帅 《天然气工业》 北大核心 2025年第2期159-169,共11页
地下储气库(以下简称储气库)中含有硫化氢等有害气体,不仅影响储气库的安全运行,还直接对环境造成严重污染,准确预测储气库采出气组分中H2S的含量具有重要意义。目前,常采用油藏数值模拟的组分模型来预测H2S含量,但其计算过程复杂且耗... 地下储气库(以下简称储气库)中含有硫化氢等有害气体,不仅影响储气库的安全运行,还直接对环境造成严重污染,准确预测储气库采出气组分中H2S的含量具有重要意义。目前,常采用油藏数值模拟的组分模型来预测H2S含量,但其计算过程复杂且耗时较长,不能方便快捷地用于储气库单井H2S的含量预测。为此,以HCX储气库为研究对象,在建立储气库的机理模型并开展数值模拟的基础上,以机理模型计算的储气库多周期H2S预测结果为样本集,应用多输出支持向量回归(MSVR)、长短期记忆网络(LSTM)、人工神经网络(ANN)3种机器学习算法建立了硫化氢含量的智能代理模型,并对3种模型预测精度进行对比分析。研究结果表明:①长短期记忆网络模型具有适中的训练时间、较好的预测精度,可将该模型作为HCX储气库的H2S预测智能代理模型;②进一步对LSTM模型的训练数据和过渡拟合问题进行优化,确定最佳训练数集1500组,最佳丢弃率为0.2,隐含层设置范围可控制在层数1~2层,节点数30~60个;③经HCX储气库的实例应用表明,建立的LSTM智能代理模型能够准确预测储气库采出气中H2S的含量。结论认为,经过优化的LSTM算法智能代理模型具有较好的外推性,该研究成果可为含H2S储气库的建设和安全高效运行提供技术支持。 展开更多
关键词 含硫储气库 数值模拟 组分模拟 硫化氢含量预测 机器学习 长短期记忆网络模型 机器学习模型优化
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基于Vague软集的海上风电功率区间预测 被引量:1
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作者 田书欣 朱峰 +2 位作者 杨喜军 符杨 苏向敬 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第4期1465-1476,I0019,共13页
海上风电输出功率的精准预测是保障海上风电并网系统调度运行的基础。针对海上风电海洋环境高度复杂、随机时空强烈耦合的特征,提出一种基于Vague软集的海上风电输出功率的新型区间预测方法。首先,引入Vague软集概念,提出融合Vague集真... 海上风电输出功率的精准预测是保障海上风电并网系统调度运行的基础。针对海上风电海洋环境高度复杂、随机时空强烈耦合的特征,提出一种基于Vague软集的海上风电输出功率的新型区间预测方法。首先,引入Vague软集概念,提出融合Vague集真隶属度和伪隶属度函数的交错式海上风电功率区间划分方法,实现风电功率数据Vague软区间化。其次,建立基于Vague-卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)-长短期记忆神经网络(long short-term memory neural network,LSTM)的海上风电功率组合预测模型。通过类Vague软区间转换方法将双隶属度区间概率向量转化为海上风电功率复杂不确定信息下的区间预测结果。然后,从预测准确性、清晰性和兼顾性角度建立预测区间覆盖精度、预测区间宽度和预测综合水平等Vague软区间预测评估指标。最后,以我国东部某海上风电机组实际数据为算例进行验证。结果表明,所提预测模型预测结果可以兼顾预测区间的覆盖精度和清晰度,能够为海上风电不同工况下运行需求提供支撑。 展开更多
关键词 海上风电 Vague-卷积神经网络(CNN)-长短期记忆神经网络(lstm)模型 Vague软集 软区间转换 区间预测
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基于LSTM循环神经网络的故障时间序列预测 被引量:394
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作者 王鑫 吴际 +3 位作者 刘超 杨海燕 杜艳丽 牛文生 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期772-784,共13页
有效地预测使用阶段的故障数据对于合理制定可靠性计划以及开展可靠性维护活动等具有重要的指导意义。从复杂系统的历史故障数据出发,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)循环神经网络的故障时间序列预测方法,包括网络结构设计、网络训练和... 有效地预测使用阶段的故障数据对于合理制定可靠性计划以及开展可靠性维护活动等具有重要的指导意义。从复杂系统的历史故障数据出发,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)循环神经网络的故障时间序列预测方法,包括网络结构设计、网络训练和预测过程实现算法等,进一步以预测误差最小为目标,提出了一种基于多层网格搜索的LSTM预测模型参数优选算法,通过与多种典型时间序列预测模型的实验对比,验证了所提出的LSTM预测模型及其参数优选算法在故障时间序列分析中具有很强的适用性和更高的准确性。 展开更多
关键词 长短期记忆(lstm)模型 循环神经网络 故障时间序列预测 多层网格搜索 深度学习
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基于GRU-LSTM组合模型的云计算资源负载预测研究 被引量:32
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作者 贺小伟 徐靖杰 +2 位作者 王宾 吴昊 张博文 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期11-17,34,共8页
日益增多的应用部署在云端使得云数据中心的功耗波动剧烈,从而导致云数据中心资源利用率不平衡,高效的负载预测是解决该问题的关键技术。针对目前负载预测模型预测精度低、预测时间长的问题,建立一种基于门控循环单元(GRU)与长短期记忆(... 日益增多的应用部署在云端使得云数据中心的功耗波动剧烈,从而导致云数据中心资源利用率不平衡,高效的负载预测是解决该问题的关键技术。针对目前负载预测模型预测精度低、预测时间长的问题,建立一种基于门控循环单元(GRU)与长短期记忆(LSTM)网络的组合预测模型GRU-LSTM。该模型的网络结构包括3层,第一层采用GRU,利用GRU参数少、易收敛的特点减少模型训练时间,第二、第三层采用LSTM,结合LSTM参数多的优势提高模型的预测精度。在此基础上,对数据集作缺失值处理和标准化处理,使用随机森林算法对原始序列进行特征选择后得到一组新的序列值,将该序列值作为GRU-LSTM组合预测模型的输入,以对云计算资源进行高效预测。在集群公开数据集Cluster-trace-v2018上进行实验,结果表明,与传统的单一预测模型ARIMA、LSTM、GRU以及现有的组合预测模型ARIMA-LSTM、Refined LSTM等相比,GRU-LSTM模型预测结果的均方误差减少6~9,预测时间平均缩短约10%。 展开更多
关键词 云计算 负载预测 预测模型 门控循环单元 长短期记忆网络
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