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基于MSIWOA-LightGBM的输汽管线蒸汽干度预测方法研究
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作者 梁海波 王胤力 张毅 《中国测试》 北大核心 2026年第4期148-155,共8页
在油田注汽系统中,锅炉蒸汽干度的设定值常根据出口处蒸汽干度的波动进行实时调整,针对注汽过程中难以获取输汽管线出口处蒸汽干度的精确数学模型问题,提出一种基于MSIWOA-LightGBM算法的输汽管线蒸汽干度预测方法。通过引入Circle混沌... 在油田注汽系统中,锅炉蒸汽干度的设定值常根据出口处蒸汽干度的波动进行实时调整,针对注汽过程中难以获取输汽管线出口处蒸汽干度的精确数学模型问题,提出一种基于MSIWOA-LightGBM算法的输汽管线蒸汽干度预测方法。通过引入Circle混沌序列初始化解分布、建立非线性收敛因子和基于Limit阈值的柯西变异扰动策略,改进WOA算法优化LightGBM超参数组合的常规流程与效率,提高模型的遍历性和寻优深度,加强前期全局搜索效率和后期局部深度开发能力,旨在较短时间内获取更为准确的输汽管线蒸汽干度值。最后结合注汽现场输汽管线数据集,验证其预测性能并与传统LightGBM、XGBoost、常规WOA-LGBM三种模型进行对比,实验结果表明:MSIWOA-LightGBM模型较常规优化流程效率提高36.9%,在各项性能评价指标上均优于其他模型,具有更好的实时性与泛化能力,对热注作业能量调控具有借鉴意义。 展开更多
关键词 蒸汽干度 输汽管线 轻梯度提升机 鲸鱼优化算法 干度预测
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基于IWOA优化TCN模型的磨煤机故障预警研究
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作者 杨婷婷 罗海玉 +1 位作者 李浩千 吕游 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第3期121-128,138,共9页
为了提前发现和预知磨煤机可能发生的故障,提出了一种基于改进鲸鱼算法(IWOA)优化时间卷积网络(TCN)的磨煤机故障预警方法。首先选择能够表征磨煤机故障的7个变量,建立基于时间卷积网络的预测模型。然后引入非线性收敛因子和自适应权重... 为了提前发现和预知磨煤机可能发生的故障,提出了一种基于改进鲸鱼算法(IWOA)优化时间卷积网络(TCN)的磨煤机故障预警方法。首先选择能够表征磨煤机故障的7个变量,建立基于时间卷积网络的预测模型。然后引入非线性收敛因子和自适应权重系数来改进鲸鱼优化算法,并将其用于预测模型超参数的优化,利用优化后模型的预测值和真实值构造偏离度函数,并采用区间估计法来确定每一时刻的自适应预警阈值。最后将所提算法用于某660 MW火电机组中速磨煤机故障预警中,结果表明相较于LSTM、CNN-LSTM、TCN模型,IWOA-TCN模型可以精确预测各变量的变化趋势,提前6 h 16 min发现异常,实现故障预警。 展开更多
关键词 磨煤机 故障预警 时间卷积网络 鲸鱼优化算法 自适应阈值
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基于WOA-RF模型的航空镍镉电池SOC预测
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作者 雷晓犇 胡新华 王浩 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2026年第1期61-69,共9页
航空镍镉电池的荷电状态(SOC)预测是保障航空器安全运行的关键技术之一,针对传统预测模型精度不足、环境适应性差的问题,提出一种融合鲸鱼优化算法(WOA)与随机森林(RF)的WOA-RF混合预测模型。首先,基于随机森林回归算法构建初始预测模型... 航空镍镉电池的荷电状态(SOC)预测是保障航空器安全运行的关键技术之一,针对传统预测模型精度不足、环境适应性差的问题,提出一种融合鲸鱼优化算法(WOA)与随机森林(RF)的WOA-RF混合预测模型。首先,基于随机森林回归算法构建初始预测模型,利用其多决策树集成优势处理非线性特征;其次,引入鲸鱼优化算法对随机森林的核心超参数(进行全局寻优,解决人工调参效率低下的问题)从而提升模型预测精度与泛化能力。为验证模型性能,在不同温度(20℃、0℃、-10℃、-20℃)环境下分别进行放电循环实验,对比分析WOA-RF与传统RF、反向传播神经网络(BPNN)、支持向量回归(SVR)以及粒子群优化RF(PSO-RF)、遗传算法优化RF(GA-RF)等模型的预测效果。实验结果表明,在标准温度下,WOA-RF模型的平均绝对误差(MAE)为1.22%、决定系数(R^(2))达到0.986、均方根误差(RMSE)为1.56%,优于对比模型;在低温环境下,WOA-RF的MAE仍保持在1.5%以内,RMSE为1.8%以内,R^(2)高于0.975,表现出更强的环境鲁棒性。结果表明,WOA-RF模型有效提高了SOC预测的准确性和稳定性,尤其适用于航空极端工况下的镍镉电池状态监测,为电池管理系统提供了可靠的技术支持。 展开更多
关键词 航空镍镉电池 SOC预测 鲸鱼优化算法 随机森林
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基于IWOA-RBF神经网络预测的拖拉机线控液压转向系统传递函数参数辨识
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作者 吕华伟 邓晓亭 +2 位作者 黄薛凯 孙晓旭 鲁植雄 《南京农业大学学报》 北大核心 2026年第1期197-213,共17页
[目的]拖拉机线控液压转向系统具有强非线性、时变等特性,为分析该系统运动学特性,需要建立线控液压转向系统动态模型。本文针对该问题,搭建了线控液压转向试验台架,提出利用系统参数辨识的方法作为线控液压转向系统建模方法。[方法]使... [目的]拖拉机线控液压转向系统具有强非线性、时变等特性,为分析该系统运动学特性,需要建立线控液压转向系统动态模型。本文针对该问题,搭建了线控液压转向试验台架,提出利用系统参数辨识的方法作为线控液压转向系统建模方法。[方法]使用鲸鱼优化算法(WOA)对线控液压转向系统的试验数据进行参数辨识,从而获得系统传递函数参数。为补全线控液压转向系统适用工况,采用RBF神经网络预测法对辨识得到的传递函数进行工况预测,得到线控液压转向系统动态传递函数。[结果]对辨识结果进行了试验对比验证,通过改进的鲸鱼优化算法优化得到的线控液压转向系统传递函数,在右转时与试验数据的均方根误差平均值为0.001334,在左转时与试验数据的均方根误差平均值为0.013440,通过RBF神经网络预测得到的线控液压转向系统全工况动态传递函数与试验数据的均方根误差在0.1左右。[结论]本文提出的动态模型可以精确描述线控液压转向模型的运动学特性,建模方法可行,对提高线控液压转向系统控制稳定性有重要的指导意义。 展开更多
关键词 拖拉机 线控液压转向 鲸鱼优化算法(woa) 参数辨识 RBF神经网络 工况预测
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基于改进WOA的三维障碍物空间气体源定位
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作者 朱力 袁杰 +1 位作者 刘超 李庆 《计算机工程与设计》 北大核心 2026年第4期1165-1173,共9页
为解决室内三维障碍物空间有害气体泄露环境中,寻源机器人因无法获取气体流向和流速等风信息而导致寻源机器人追踪效率低、搜索时间长的问题,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法的自主气体源定位方法。该方法模拟鲸鱼捕食行为,以气体浓度... 为解决室内三维障碍物空间有害气体泄露环境中,寻源机器人因无法获取气体流向和流速等风信息而导致寻源机器人追踪效率低、搜索时间长的问题,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法的自主气体源定位方法。该方法模拟鲸鱼捕食行为,以气体浓度为适应度值,在无可靠风信息时实现高效气体追踪与源定位;气体发现方法使用Levy飞行,以增加鲸鱼种群的多样性;对鲸鱼优化算法捕猎进行自适应调节;采用Metropolis准则提高了鲸鱼种群跳出局部浓度极值区域的概率;结合改进人工势场法优化搜索路径。将改进后的鲸鱼优化算法与其它算法进行机器人气体追踪仿真实验对比,其结果表明,该算法的平均寻源成功率更高,平均搜索时间更短。 展开更多
关键词 自主气体追踪 Levy飞行 鲸鱼优化算法 自适应参数 METROPOLIS准则 移动机器人 人工势场法
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基于IWOA-ELM的短期电力系统负荷预测
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作者 陈力 李乔森 +2 位作者 王长义 侯富元 杨剑锋 《电气工程学报》 北大核心 2026年第2期257-264,共8页
短期电力负荷的精准预测可以保障电力系统运行的安全性和提高电能利用率,为得到准确可靠的短期负荷预测结果,提出一种改进鲸鱼优化算法(Improved whale optimization algorithm,IWOA)优化极限学习机(Extreme learning machine,ELM)的短... 短期电力负荷的精准预测可以保障电力系统运行的安全性和提高电能利用率,为得到准确可靠的短期负荷预测结果,提出一种改进鲸鱼优化算法(Improved whale optimization algorithm,IWOA)优化极限学习机(Extreme learning machine,ELM)的短期电力负荷组合预测模型。首先,利用Logistic混沌映射初始化鲸鱼算法的种群,通过非线性收敛因子增强鲸鱼算法在各阶段的搜索能力,从而实现对ELM输入权重和偏差的优化;然后依据优化参数建立IWOA-ELM预测模型对数据集进行预测,输出最终负荷预测结果。最后以甘肃省某地区实际负荷数据作为数据集进行试验分析,结果显示,IWOA-ELM模型得到的评价指标平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)、方均根误差(Root mean square error,RMSE)和平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)分别为0.87%、1.12 MW、1.08 MW,其准确性高于单一算法的负荷预测模型,该模型能够提高短期电力负荷预测的准确性和可靠性。 展开更多
关键词 短期负荷预测 改进鲸鱼优化算法 极限学习机 组合模型
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基于参数优化WOA-VMD-MCKD在强背景噪声下的轴承故障诊断
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作者 薛怀恒 买买提热依木·阿布力孜 +2 位作者 吴许坤 阿合朱力·吾木尔吾扎克 姚俊慧 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第2期607-622,共16页
针对滚动轴承早期故障特征易受强背景噪声影响而难以提取的问题,提出了一种基于鲸鱼优化算法优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和相关最大峭度解卷积(maximum correlated kurtosis deconvolution,MCKD)参数的滚动... 针对滚动轴承早期故障特征易受强背景噪声影响而难以提取的问题,提出了一种基于鲸鱼优化算法优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和相关最大峭度解卷积(maximum correlated kurtosis deconvolution,MCKD)参数的滚动轴承故障诊断方法。首先,利用鲸鱼优化算法并选取包络熵最小值作为目标函数优化VMD算法中分解层数K和惩罚因子α,得到VMD分解结果,并基于加权相关峭度选取最优分量进行重构;其次,依据重构分量的包络谱图算得MCKD算法的T值,利用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)并选取加权包络谱峭度最大值作为目标函数优化MCKD算法中滤波器长度L和位移数M,并将重构信号通过MCKD算法增强重构分量中的冲击成分;最后,通过包络谱分析判断滚动轴承故障类型。仿真分析与试验测试的结果均显示,该方法具备从故障信号中有效提取并显著增强冲击成分的能力,可以清楚地看到故障频率的多倍频。即便在强背景噪声干扰的情况下,该方法仍能够成功实现对滚动轴承早期故障的精准诊断。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 鲸鱼优化算法 变分模态分解 最大相关峭度解卷积
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基于WOA-SVMD与毫米波雷达的灾后生命体征检测
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作者 胡青松 寇志豪 +2 位作者 张元生 成元勋 李世银 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第4期89-99,共11页
矿井巷道空间狭窄、环境复杂,一旦发生灾害事故,被困人员易被埋压。毫米波雷达生命体征检测凭借非接触、抗干扰等优势,在矿山灾难救援中具有不可替代的作用。针对雷达生命体征信号背景噪声干扰强、呼吸谐波与心跳信号频率耦合降低心跳... 矿井巷道空间狭窄、环境复杂,一旦发生灾害事故,被困人员易被埋压。毫米波雷达生命体征检测凭借非接触、抗干扰等优势,在矿山灾难救援中具有不可替代的作用。针对雷达生命体征信号背景噪声干扰强、呼吸谐波与心跳信号频率耦合降低心跳提取精度的问题,提出一种融合鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)与逐次变分模态分解(Successive Variational Mode Decomposition,SVMD)的生命体征检测方法,核心创新包括:构建参数自适应优化模型,以最大互信息系数(Maximal Information Coefficient,MIC)为适应度函数,利用WOA的全局寻优能力实现SVMD平衡参数的自适应求解,避免经验设置导致的分解偏差,适配矿山复杂环境下信号的动态变化。设计“能量比筛选−相关性系数筛选”两级本征模态分解函数(Intrinsic Mode Function,IMF)筛选机制,通过能量比初步筛选含心跳信息的IMF,再通过相关性系数精准定位最优IMF,提升心跳信号重构精度,满足矿山救援中快速识别存活人员的需求。从测量角度、测量距离、生理状态等维度验证算法适应性与稳定性,为矿山实际救援场景提供支撑。试验结果表明,所提算法的平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)低至2.71%;与传统带通滤波、经验模态分解、自适应噪声完备经验模态分解及未优化SVMD相比,其分离的心跳信号与真实参考信号相似度提升20.61%~77.01%,可实现复杂条件下心率的高精度、高稳定检测。 展开更多
关键词 生命检测 毫米波雷达 模态分解 鲸鱼优化算法 参数自适应优化
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基于HMOWOA的自动化集装箱码头多岸桥协同调度
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作者 宋海涛 黎肇虎 +4 位作者 耿卫宁 赵令民 符修文 吴丛铭 贺利军 《上海海事大学学报》 北大核心 2026年第1期58-68,共11页
为满足集装箱船大型化发展带来的多岸桥安全协同精细化调度作业需求,构建自动化集装箱码头多岸桥多目标协同调度模型。考虑岸桥作业能力差异对作业效率和能耗的影响,建立多岸桥协同作业的无交叉跨越冲突和安全间隙约束,同时最小化集装... 为满足集装箱船大型化发展带来的多岸桥安全协同精细化调度作业需求,构建自动化集装箱码头多岸桥多目标协同调度模型。考虑岸桥作业能力差异对作业效率和能耗的影响,建立多岸桥协同作业的无交叉跨越冲突和安全间隙约束,同时最小化集装箱卸载的最大完工时间、岸桥平均作业负载和岸桥总能耗。设计混合多目标鲸鱼优化算法(hybrid multi-objective whale optimization algorithm,HMOWOA)求解NP-hard(nondeterministic polynomial-time hard)调度问题。HMOWOA采用无交叉作业冲突策略消除不可行解,引入模糊关联熵评估鲸鱼种群个体,通过反向学习和精英保留外部档案技术提高解的多样性和收敛性。算例分析结果证明,与现有的3种多目标调度算法相比,所提出HMOWOA的求解结果明显较优,有助于码头在保证多岸桥安全协同作业的同时,实现效率与能耗的平衡。 展开更多
关键词 自动化集装箱码头 岸桥协同调度 无交叉冲突 鲸鱼优化算法 多目标优化
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基于WOA-BP神经网络和MOGWO优化算法的液压缸缓冲结构改进
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作者 高名乾 郭敏杰 +1 位作者 贺建强 吴树海 《机床与液压》 北大核心 2026年第4期189-195,共7页
针对某型液压挖掘机液压缸小腔缓冲的末端冲击问题,提出一种联合WOA-BP模型、MOGWO算法的挖掘机液压缸小腔缓冲机液联合仿真结构优化方法。通过建立液压缸小腔缓冲机液联合仿真模型,选取缓冲套与缓冲孔的配合间隙、固定节流孔直径、楔... 针对某型液压挖掘机液压缸小腔缓冲的末端冲击问题,提出一种联合WOA-BP模型、MOGWO算法的挖掘机液压缸小腔缓冲机液联合仿真结构优化方法。通过建立液压缸小腔缓冲机液联合仿真模型,选取缓冲套与缓冲孔的配合间隙、固定节流孔直径、楔形面角度和楔形面长度4个重要结构参数,分析其对液压缸小腔缓冲效果的影响规律;构建液压缸小腔缓冲时间和活塞末速度的WOA-BP神经网络预测模型;最后,以最短缓冲时间和最小活塞末速度为目标,采用灰狼多目标优化算法(MOGWO)对液压缸小腔缓冲结构进行优化。结果表明:缓冲套与缓冲孔的配合间隙、固定节流孔直径对活塞末速度的影响最大,并且利用鲸鱼优化算法优化后的BP神经网络模型预测精度显著提升,预测误差小于1%;经灰狼多目标优化算法优化后的小腔缓冲结构,其活塞末速度下降了40%,结合整机试验,某型液压挖掘机液压缸小腔缓冲末端冲击问题得到有效抑制。 展开更多
关键词 缓冲结构 末端冲击 woa-BP神经网络 MOGWO多目标优化算法
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基于WOA-GRU的民航风切变风险预测模型
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作者 王占海 陈奇 +2 位作者 吴涛 张楠 曹大树 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第1期395-401,共7页
为提高民航风切变风险预测模型的预测性能,提升其适用性和预测精度,提出一种引入约束动态调整策略的鲸鱼算法(whale optimization algorithm, WOA)优化门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)的民航风切变风险预测模型。首先,基于民... 为提高民航风切变风险预测模型的预测性能,提升其适用性和预测精度,提出一种引入约束动态调整策略的鲸鱼算法(whale optimization algorithm, WOA)优化门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)的民航风切变风险预测模型。首先,基于民航不安全事件数据,构建了风切变风险指标体系并提出了月平均风险指标量化计算方法,为风切变风险预测提供了标准化输入;其次,针对传统WOA优化高维参数易陷入局部最优或搜索效率低的问题,引入超参数敏感性因子,使模型更快逼近全局最优解;再次,利用WOA全局搜索和GRU时序特征提取的优势,构建了WOA-GRU组合模型并应用到民航风切变风险预测领域。结果表明:WOA-GRU相比于反向传播(back propagation, BP)神经网络、卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)模型,均方误差(mean square error, MSE)分别降低了65.45%、74.91%,平均绝对误差(mean absolute error, MAE)分别降低了64.66%、65.85%,模型预测精度性能优于其他比照模型。所提模型较好地拟合了月风切变风险的历史序列,在风切变风险预测预警方面展现出更高的准确率和可靠性。 展开更多
关键词 门控循环单元 鲸鱼优化算法 时间序列预测 风切变 风险预测
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基于GWOA的无人机三维空间航迹规划
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作者 徐教礼 朱杰 张忠山 《计算机应用研究》 北大核心 2026年第6期1731-1739,共9页
为应对复杂环境中的无人机路径规划难题,针对传统鲸鱼优化算法(WOA)存在的过度依赖全局最优、种群多样性不足以及后期搜索能力欠缺等问题,提出了一种改进的GWOA。在算法构建上,首先在种群初始化阶段引入佳点集策略以提升解的多样性;其... 为应对复杂环境中的无人机路径规划难题,针对传统鲸鱼优化算法(WOA)存在的过度依赖全局最优、种群多样性不足以及后期搜索能力欠缺等问题,提出了一种改进的GWOA。在算法构建上,首先在种群初始化阶段引入佳点集策略以提升解的多样性;其次采用动态自适应权重机制来加速收敛并降低早熟风险;最后设计了最优邻域扰动算子以增强局部开发能力,从而有效弥补WOA在全局搜索精度与收敛速度方面的不足。在实验部分,先通过基准测试函数验证了改进算法的性能,再在仿真环境下构建三类无人机飞行路径规划场景进行对比。结果表明:在第一类山区场景中,GWOA相较ABC、GWO、WOA和DBO的性能分别提升21.17%、7.86%、5.34%和5.83%;在含有禁飞区的第二类场景下,提升幅度为23.56%、3.82%、9.36%和12.92%;而在第三类更加复杂的环境中,提升比例则达到35.56%、18.96%、4.55%和4.80%。结合动态障碍测试结果显示,改进的GWOA不仅在收敛速度和解的精度上表现突出,而且在不同约束条件下依然能够生成更优路径,体现出较高的鲁棒性与环境适应能力。 展开更多
关键词 无人机 鲸鱼优化算法 自适应权重 全局搜索 路径规划
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基于RF-GSWOA-SVRM微气象区输电线路覆冰预测
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作者 张维 刘兴杰 +3 位作者 黄瑞 饶逸洲 刘建宁 陈丹 《电力科学与技术学报》 北大核心 2026年第1期36-45,共10页
微气象区输电线路更易产生覆冰,这对电网系统的安全运行具有极大的破坏性。针对微气象区覆冰监测数据较少、干扰较大的特点,提出了一种基于随机森林(random forest,RF)算法、全局搜索鲸鱼优化算法(global search whale optimization alg... 微气象区输电线路更易产生覆冰,这对电网系统的安全运行具有极大的破坏性。针对微气象区覆冰监测数据较少、干扰较大的特点,提出了一种基于随机森林(random forest,RF)算法、全局搜索鲸鱼优化算法(global search whale optimization algorithm,GSWOA)、支持向量回归机(support vector regression machine,SVRM)算法的微气象区输电线路覆冰预测方法RF-GSWOA-SVRM,以提高覆冰预测精度。首先,采用RF算法提取输电线路覆冰和微气象数据的相关性,以减少某一气象因素的过拟合现象和多个气象因素的叠加作用;其次,针对SVRM算法对核函数选择和惩罚因子设置较为敏感这一问题,对传统鲸鱼算法进行优化,得到了GSWOA,以避免核函数与惩罚因子陷入局部最优解;再次,通过GSWOA对SVRM算法的两个参数进行优化处理,建立RF-GSWOA-SVRM的短期覆冰预测模型;最后,以河南电网某微气象区输电线路在线监测数据为例,进行对比分析以验证该方法的有效性。将该模型应用于某地类似微气象区的输电线路覆冰预测,获得了较高的预测精度,说明该模型具有一定的普适性。 展开更多
关键词 输电线路 微气象 覆冰预测 支持向量回归机 改良鲸鱼优化算法 小样本
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基于特征优化和IWOA-TCN-Attention的变压器油中溶解气体含量预测方法
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作者 郭汉斌 李志斌 《电工电能新技术》 北大核心 2026年第4期33-43,共11页
油中溶解气体含量的准确预测,可为变压器故障预警提供一定的依据。针对油中溶解气体数据中异常值干扰以及单一模型预测精度偏低的问题,本文提出一种基于特征优化和改进鲸鱼优化算法-时间卷积网络-注意力机制(IWOA-TCN-Attention)的变压... 油中溶解气体含量的准确预测,可为变压器故障预警提供一定的依据。针对油中溶解气体数据中异常值干扰以及单一模型预测精度偏低的问题,本文提出一种基于特征优化和改进鲸鱼优化算法-时间卷积网络-注意力机制(IWOA-TCN-Attention)的变压器油中溶解气体预测方法。首先,利用最优变分模态分解(OVMD)提取变压器时间序列的运行趋势,将原始序列的运行趋势去除,在此基础上采用局部离群因子(LOF)对序列进行异常值识别和修正。然后,通过OVMD将修正后的时间序列分解成一系列不同频率的子序列以降低其波动性。其次,结合Sobol序列、非线性收敛因子、自适应权重、差分进化和柯西变异策略对鲸鱼优化算法进行改进,利用改进鲸鱼优化算法(IWOA)对时间卷积网络(TCN)的超参数进行优化,并引入注意力机制提升模型对重要时序信息的捕捉能力。最后,对各子序列分别构建IWOA-TCN-Attention预测模型,通过叠加各子序列的预测结果,得到最终油中溶解气体含量的预测结果。实验结果表明,所提方法的均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差分别为0.0530、0.0429、0.0041,相比其他模型具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 油中溶解气体 最优变分模态分解 局部离群因子 改进鲸鱼优化算法 时间卷积网络 注意力机制
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基于IWOA-BP的MgNdGdZnZr镁合金疲劳寿命预测方法
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作者 魏振伟 王晓明 +5 位作者 申发明 张根苗 杨光山 蔡增辉 康洪岩 刘昌奎 《材料导报》 北大核心 2026年第10期241-247,共7页
利用升降法和成组法得到不同温度下MgNdGdZnZr镁合金材料的四参数S-N曲线和双对数S-N曲线模型,提出了一种采用改进鲸鱼优化算法(IWOA)优化的反向传播神经网络(IWOA-BP)的疲劳寿命预测模型,对不同温度、不同最大应力下材料的疲劳寿命进... 利用升降法和成组法得到不同温度下MgNdGdZnZr镁合金材料的四参数S-N曲线和双对数S-N曲线模型,提出了一种采用改进鲸鱼优化算法(IWOA)优化的反向传播神经网络(IWOA-BP)的疲劳寿命预测模型,对不同温度、不同最大应力下材料的疲劳寿命进行更为精确的预测。结果表明:室温条件下材料的中值疲劳强度为165 MPa,高温条件下材料的中值疲劳强度为66.5 MPa。两种S-N曲线的拟合程度均在0.922~0.961之间。当温度相同时,四参数模型的拟合结果优于双对数参数模型。IWOA-BP模型预测结果的决定系数R 2为0.98992,均方根误差RMSE为0.11356,平均绝对误差MAE为0.094846,平均绝对百分比误差MAPE为1.8544%。与BP神经网络对比,IWOA-BP的R 2最大,提高了7.01%;IWOA-BP的RMSE、MAE和MAPE最小,分别降低了42.76%、25.64%和27.82%。 展开更多
关键词 MgNdGdZnZr镁合金 S-N曲线 疲劳寿命预测 改进鲸鱼优化算法 反向传播神经网络
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基于组合赋权相似日选取和二次分解的IWOA-CNN-LSTM光伏出力预测
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作者 贾存怡 许野 +2 位作者 王旭 孟亦康 李薇 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第5期1994-2008,共15页
为了有效预防光伏发电功率的随机性和波动性给电网的安全稳定运行带来的隐患,创新性地组合使用基于组合权重法(combined weight method,CWM)和综合相似距离(comprehensive similar distance,CSD)的相似日选取方法,基于变分模态分解方法(... 为了有效预防光伏发电功率的随机性和波动性给电网的安全稳定运行带来的隐患,创新性地组合使用基于组合权重法(combined weight method,CWM)和综合相似距离(comprehensive similar distance,CSD)的相似日选取方法,基于变分模态分解方法(variational mode decomposition,VMD)、改进的鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm,IWOA)、奇异谱分析方法(singular spectrum analysis,SSA)和模糊熵(fuzzy entropy,FE)的序列分解和重组方法,以及IWOA-CNN-LSTM组合预测方法,构建了高精度的光伏出力组合预测模型。首先,在采用皮尔逊相关系数法(Pearson correlation coefficient,PCC)提取影响光伏出力的关键气象要素的基础上,创新性地使用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)和熵权法(entropy weight method,EWM)相结合的CWM方法赋予气象要素相应的权重系数;其次,将赋权的气象要素融合到CSD计算过程中,生成与待预测日气象特征相近的高质量样本训练集;再次,开发了基于Tent混沌映射、变螺旋更新和自适应权重动态调整机制的IWOA算法,运用IWOA-VMD、SSA和FE的全新组合完成原始发电序列的一次、二次分解和重组,实现原始序列的有效分解;最后,采用IWOA确定卷积-长短期记忆神经网络(convolutional neural network-long short-term memory,CNN-LSTM)的最优超参数组合,构建高精度光伏出力预测模型。在云南岩淜光伏电站的应用结果表明,相较于其他基准模型,该模型具备一定的先进性和稳定性,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 相似日选取 组合权重法 改进的鲸鱼优化算法 奇异谱分析 卷积-长短期记忆神经网络 光伏出力预测
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基于BWO和WOA的VMD-LSTM短期风速预测 被引量:3
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作者 贾世会 刘立夫 +1 位作者 迟晓妮 李高西 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期59-66,共8页
针对风电机组组网运行存在的功率波动性和随机性,为提高风速预测的精度和风电机组运行的稳定性,提出了一种基于白鲸优化算法和鲸鱼优化算法的VMD-LSTM短期风速预测模型。首先,利用白鲸优化算法对VMD中的模态数及惩罚因子进行优化,得到... 针对风电机组组网运行存在的功率波动性和随机性,为提高风速预测的精度和风电机组运行的稳定性,提出了一种基于白鲸优化算法和鲸鱼优化算法的VMD-LSTM短期风速预测模型。首先,利用白鲸优化算法对VMD中的模态数及惩罚因子进行优化,得到分解的子序列;其次,对于LSTM中的隐含层节点数、最大训练次数和初始学习率等参数,使用鲸鱼优化算法进行确定;最后,利用LSTM的非线性拟合能力对数据进行预测。结果表明:所提预测模型在测试集上的RMSE、MAE、MAPE分别为0.2234,0.1727,0.0837,均低于其他对比模型,验证了所提模型在短期风速预测问题上的有效性。 展开更多
关键词 白鲸优化算法 鲸鱼优化算法 变分模态分解 LSTM 风速预测
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基于IWOA-LSTM算法的预应力钢筋混凝土梁损伤识别 被引量:5
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作者 范旭红 章立栋 +2 位作者 杨帆 李青 郁董凯 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期105-112,119,共9页
为准确识别桥梁结构的损伤程度,制作了桥梁的关键构件——预应力钢筋混凝土梁,进行三点弯曲加载试验.收集了损伤破坏全过程的声发射(AE)信号,通过AE信号参数分析,将梁的损伤破坏过程划分为4个典型阶段.构建了长短时记忆神经网络(LSTM)模... 为准确识别桥梁结构的损伤程度,制作了桥梁的关键构件——预应力钢筋混凝土梁,进行三点弯曲加载试验.收集了损伤破坏全过程的声发射(AE)信号,通过AE信号参数分析,将梁的损伤破坏过程划分为4个典型阶段.构建了长短时记忆神经网络(LSTM)模型,根据经验设置LSTM模型的超参数容易导致网络陷入局部最优而影响了分类结果,提出采用Sine混沌映射和自适应权重来改进鲸鱼优化算法(WOA),对LSTM进行超参数寻优.设计了IWOA-LSTM算法模型,训练识别试验梁各损伤阶段的AE信号特征参数.定型网络结构,并识别同种工况下其他梁的AE信号.结果表明:IWOA-LSTM算法模型识别准确率均超过或接近92%,相较于普通LSTM模型,IWOA-LSTM模型识别准确率提高了约7%. 展开更多
关键词 预应力钢筋混凝土梁 声发射 损伤识别 长短时记忆神经网络 改进的鲸鱼优化算法
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基于改进U-Net和IWOA-LSSVM的番茄综合品质检测方法研究 被引量:4
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作者 施利春 边可可 +1 位作者 王松伟 王治忠 《食品与机械》 北大核心 2025年第8期109-117,共9页
[目的]提高食品生产中番茄无损检测方法的检测精度和效率。[方法]基于番茄自动化分拣系统,提出一种融合机器视觉、多尺度残差注意力U-Net模型、改进鲸鱼优化算法和最小二乘支持向量机的番茄综合品质检测方法。通过机器视觉采集番茄图像... [目的]提高食品生产中番茄无损检测方法的检测精度和效率。[方法]基于番茄自动化分拣系统,提出一种融合机器视觉、多尺度残差注意力U-Net模型、改进鲸鱼优化算法和最小二乘支持向量机的番茄综合品质检测方法。通过机器视觉采集番茄图像信息;通过多尺度残差注意力U-Net模型对番茄图像进行分割,完成番茄果径参数测量;通过混沌映射和自适应收敛因子优化的鲸鱼优化算法对最小二乘支持向量机模型参数进行寻优,完成番茄硬度和番茄红素含量检测,并进行验证试验。[结果]试验方法可以实现番茄综合品质的准确、快速和无损检测。在番茄果径、硬度和番茄红素检测中均取得了较优的决定系数、均方根误差和平均检测时间,决定系数>0.960 0,均方根误差<0.012 5,平均检测时间<0.032 s。[结论]结合机器视觉、深度学习和智能算法可以实现番茄综合品质的准确、快速和无损检测。 展开更多
关键词 番茄 综合品质 无损检测 机器视觉 U-Net模型 鲸鱼优化算法 最小二乘支持向量机
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基于WOA-WNN-LSTM算法的红外CO痕量气体压力补偿与时序浓度分析 被引量:2
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作者 田富超 张海龙 +3 位作者 苏嘉豪 梁运涛 王琳 王泽文 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期994-1007,共14页
红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段,当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大,导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度,选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,... 红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段,当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大,导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度,选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)和小波神经网络(wavelet neural network,WNN)相结合的压力补偿算法,并结合长短期记忆法(long short-term memory,LSTM)对补偿后的数据进行预测。通过搭建工业环境气体压力补偿实验平台,使用高精度配气仪配置100~900 ppm标准CO气体,在80~120 kPa范围内进行数百组重复实验,发现CO气体传感器在负压条件下测量值小于标气浓度,正压条件下测量值大于标气浓度,并随压力变化呈线性关系,绝对误差最高为86 ppm。将传感器数据使用小波神经网络进行误差降低,初步补偿后的CO误差降至26 ppm,但由于参数可移植性较差,个别数据误差较大。进一步使用鲸鱼优化算法优化小波神经网络的参数后,补偿效果显著提升,传感器测量值与真值之差保持在0.004%以内且数据稳定。最终结合LSTM进行气体浓度预测,预测值与实际值之间的均方根误差(RMSE)均小于0.1,平均绝对误差(MAE)均小于0.020,实验结果表明,WOA-WNN-LSTM算法能够有效提高红外气体传感器的测量精度,成功消除环境压力对测量结果的影响,为工业环境气体检测提供了更为可靠和精准的解决方案。 展开更多
关键词 红外光谱分析 环境压力补偿 鲸鱼优化算法 小波神经网络 时序浓度预测
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