基于主成分分析的BP神经网络及其在需水预测中的应用

以甘肃省瓜州县为例,利用1988~2007年的总需水量数据,采用主成分分析法对影响水资源需求量的7个因子进行主要影响因子分析,根据确定的主要影响因子构造BP神经网络的输入样本,从而进行不同水平的年总需水量预测。结果表明:国内生产总值、工业总产值、农业总产值和大牲口数4个因子为影响研究区需水量的主要因子,将此作为主要因子构造BP神经网络的输入样本,确定网络输入节点数,建立瓜州县总需水量预测模型。模拟计算结果表明,基于主成分分析的BP神经网络模型取,预测结果的绝对误差小于±0.05×109m3。     

基于主成分分析与模糊BP方法的藻类繁殖状态预测

将主成分分析（PCA）与模糊反向传播（BP）网络建模方法相融合,提出了PCA-模糊BP方法并用于藻类繁殖状态的预测,建立了叶绿素a含量的预测模型.采用PCA对各类采集数据进行预处理,并将PCA所得各理化因子作为模糊BP网络的输入变量,叶绿素a的含量作为模糊BP网络的输出变量,经过学习训练,获得藻类繁殖状态的预测模型.结果表明,PCA-模糊BP方法降低了各类输入样本数据之间的相关性和模型系统的维数,加快了模糊BP网络的收敛速度,其与典型BP神经网络模型相比,具有更快的计算速度和更高的预测精度,能够较好地预测海洋藻类繁殖的生长状况.
     

基于粒子群改进BP神经网络的组合预测模型及其应用

针对应用广泛的传统人工智能预测BP(Back propagation)神经网络自身局限以及其在处理中长期复杂预测问题中需要样本数量大、泛化能力弱等不足,提出利用粒子群算法优化BP神经网络的学习算法,在此基础上,利用灰色预测方法和自回归移动平均模型(ARIMA)时序预测对历史数据进行初步预测,对中长期预测中数据趋势项和随机项进行模拟;将初步预测的结果作为改进BP神经网络的输入,在此基础上进行训练和预测,构建基于改进BP网络的组合预测模型.以我国1978-2007年能源需求数据为样本,进行实例分析.结果表明:组合预测模型预测精度较BP神经网络、灰色预测方法和ARIMA预测方法分别提高4.8%,6.1%和5.3%,验证了组合预测方法在中长期预测问题处理中的有效性.     

基于偏最小二乘的BP网络模型及其应用

基于BP网络模型具有拟合非线性数据的特性,提出一种基于非线性迭代偏最小二乘算法(NIPALS)的BP网络的构造策略,构造了新的PLS-BP网络模型,使BP网络减少迭代步数,提高学习效率.采用非线性迭代偏最小二乘算法预处理数据,将得到主成分数、自变量和因变量的主成分数的权重以及主成分间的关系矩阵B,以此用来确定BP网络的隐节点数和输入层、输出层的初始权值以及隐节点的关联系数.最后,进行仿真实验,并将它与PLS模型、标准的BP网络模型进行了比较,仿真结果表明,拟合和预测效果较好.     

利用BP神经网络预测蛋白质三级结构

在已知的蛋白质结构研究方法基础上,提出将多分类问题转化成一对多的二分类问题,来预测蛋白质的未知结构.训练多个单分类器进行分类;选用后向传播(Back Propagation, BP)神经网络作为分类预测模型;以伪氨基酸作为网络输入特征;选用Chou提出的蛋白质数据集;实验数据采用全交叉验证(Jackknife).结果表明:此法能够提高蛋白质三级结构预测的准确率.     

灰色神经网络交通事故预测比较

针对BP神经网络多变量输入难以确定的缺点,提出了采用灰色关联分析法确定主要影响因子输入的多因子灰色关联分析神经网络预测模型,实例证明,该方法预测精度优于全输入BP神经网络预测。进一步提出了应用选优BP神经网络输入预测和GM(1,N)组合预测的模型,它结合了灰预测利用少数据累加生成建模,容易找出数据变换规律的特点和神经网络能很好地非线性逼近,又需要较全数据的特点。实证研究结果表明,该组和网络模型获得了更准确的预测值,模型新颖,具有更好的预测精度,可广泛应用于各种预测研究,有较高的推广价值。     

交通噪声预测的神经网络模型

运用 Matlab语言编程 ,构造预测交通噪声的 LM算法 BP神经网络模型 ,把预测因子 (轻、重型车流量、平均车速、受声点距路肩距离、敏感点高差 )作为样本输入到网络模型 ,噪声等效声级作为样本输出 ,反复训练网络 ,通过增加隐含层节点数、改进算法 ,以降低误差 ,缩短训练时间。     

基于Elman型回归神经网络的公交客流预测

文章将动态回归神经网络(Elman)预测方法应用于城市公交客流量的预测, 通过对合肥市公交量的历史数据分析得到公交客流量的时间序列,将时间序列视为一个从输入到输出的非线性映射,对网络进行学习与训练仿真实验,并与BP神经网络输出结果进行了比较,并对网络模拟结果和历史数据进行了线性回归分析,求得一定的相关系数.结果表明,应用Elman神经网络方法比BP神经网络对公交客流量进行短期预测,预测精度高及效果好.     

基于改进灰狼算法优化自适应相似日选取的小水电短期预测

针对小水电机组出力预测问题,提出一种基于改进灰狼算法优化自适应相似日选取的小水电预测方法.首先根据小水电的出力规律采用阴历来划分负荷数据,考虑到各因素影响小水电出力的程度是变化的,采用自适应相似日选取方法,并引入改进的灰狼算法来优化各影响因子权重.将筛选出来的相似日样本输入径向基函数(radial basis function,RBF)、反向传播(back propagation,BP)网络这两种单一模型分别进行小水电机组出力预测,并将两个模型的预测结果输入经灰狼算法优化的广义回归神经网络进行非线性组合预测.对某地区进行算例分析,模型相较于单一的BP、RBF和未优化的广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN)组合预测模型,平均绝对误差分别降低了3.28％、1.73％和0.29％,验证了模型的有效性.     

区域工业用水量非线性预测模型的优选

针对BP神经网络在确定输入因子时的任意性,将相关性分析引入BP神经网络输入因子的选取中,通过计算输入因子和输出因子之间的相关系数,并根据相关程度来确定输入因子,同时利用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值的方法,建立了改进BP神经网络模型.将该模型应用于永定河山区工业用水量预测中,通过和传统非线性回归法进行比较,结果表明改进BP神经网络拟合和预测精度均较高.改进BP神经网络法的平均相对误差达到1.4100/,预测的2010年和2030年工业用水量将分别达到3.63×108m3和4.46×108m3.预测结果可为水资源规划和管理提供依据.     

基于BP神经网络的交流输电线路可听噪声预测模型

可听噪声属于输电线路电磁环境的影响因子之一,其常规预测模型均存在使用条件受约束或预测误差偏大的问题.根据间接预测法的思想,以可听噪声通用表达式中的4个因素为输入变量,可听噪声值为输出变量,建立了三层结构的BP神经网络交流输电线路可听噪声预测模型.以国外多条输电线路可听噪声数据为样本,通过BP神经网络对样本进行训练,运用得到的模型对预测集线路的可听噪声值进行了预测.结果表明,与常规GE公式相比,采用BP神经网络预测模型的预测平均绝对误差要小1.641 4 d B(A).     

基于RBF神经网络的结构动力响应预测

介绍了径向基函数(RBF)神经网络学习速度快,动态仿真性强,具有较强的输入输出映射功能和全局最优逼近的结构特点.针对快速预测结构动力响应有助于克服结构振动控制中时滞效应的特点及BP网络存在的问题,应用RBF网络对结构的位移、加速度进行了预测,并采用BP网络作对比研究.仿真结果表明RBF神经网络训练速度快,精度高,可及时为主动控制建筑结构响应提供较为准确的优化性能指标,从而为实现在线实时控制结构响应提供优良的保证.     

自适应变异粒子群优化BP的短期风电功率预测模型

针对反向传播(BP)神经网络预测模型在风电预测中预测精度低、输入变量多的问题,提出一种基于互信息的自适应变异粒子群优化BP的短期风电功率预测模型.首先,采用互信息筛选出原始数据中与输出功率相关度较大的影响因素,减少冗余信息;然后,引入具有自适应惯性权重系数和变异因子思想的粒子群算法对预测模型进行优化.结果表明:与传统预测模型相比,该预测模型具有收敛速度快、预测精度高等特点.     

神经网络自变量输入模式的视电阻率求解算法

根据瞬变电磁场理论公式中的响应和自变量之间的关系特点,提出用非线性方程模式的 BP 神经网络求解电阻率。通过构造单输入单输出网络结构,建立以不同时间点上的电流归一化的感应电压值为输入、视电阻率值为输出的神经网络,来拟合瞬变电磁场的二次涡流曲线。利用数值方法计算出的数据验证该训练网络的精确性,比较了不同算法对训练精度和收敛速度产生的影响。以重庆大学某处的防空洞探测实验为例验证了该算法的有效性,该算法避开具体的复杂电磁场计算或数值反问题计算,从而实现电阻率快速计算,为快速成像准备必要条件。     

BP神经网络在连续梁桥施工监控中的应用

为了实现大跨度连续梁桥施工过程中立模标高快速、准确地确定,基于BP神经网络能逼近任意的函数与自适应算法结合的特点,将其运用到连续梁桥施工控制的标高预测中.通过有限元软件建立桥梁模型,结合参数的影响的分析,运用BP神经网络原理,根据实测值与理论值的对比分析结果来确定挠度预测的输入向量和目标向量,建立大桥高程偏差的神经网络模型.利用MATLAB程序的神经网络模型,完成对样本矢量的输入及对桥梁施工控制的网络训练,预测出下一阶段的标高值,以此反复进行,有利于立模标高更快更精确的确定,最终使桥梁的线形和设计线形达到很好的吻合.     

基于多机场终端区交通态势的航班延误预测

为了针对性地制定后续优化措施,以降低多机场终端区内航班延误所带来的不利影响,并提高多机场系统内各机场的运营效率,进行多机场终端区航班延误的预测研究。首先,考虑多机场终端区交通态势对航班延误的影响,在对多机场终端区交通态势进行分析的基础上,建立了6个描述终端区交通态势的指标。接着,构建反向传播（back propagation,BP）神经网络航班延误预测模型,将终端区交通态势指标、航班信息和天气环境数据等作为输入,航班延误时间作为输出,并利用粒子群优化算法（particle swarm optimization,PSO）优化BP神经网络进行训练。通过实例验证和分析,基于多机场终端区交通态势的航班延误预测能够有效提高预测准确率,同时,通过粒子群优化BP神经网络的预测模型预测准确率均高于一般的考虑交通态势的BP和遗传算法优化的BP神经网络模型（genetic algorithm and back propagation,GA-BP）。     

基于BP神经网络的电解加工精度预测模型

为精确地预测电解加工精度,采用了BP神经网络的方法进行建模．在分析影响加工精度主要因素的基础上,确定了BP神经网络模型的特征参数,并根据实际情况,确定了输入层和中间隐层的维数,从而确定了模型的结构．用试验参数对模型结构进行训练,最终建立了一个用于电解加工精度预测的BP神经网络模型．利用该模型进行的精度预测结果表明,该模型的预测误差可以控制在10％以内,具有很高的精度预测能力．     

基于磁热耦合特性的水轮发电机定子温度预测

为避免水轮发电机运行过程由于定子温度过高产生故障,保障其性能的正常发挥,建立了水轮发电机温度场分布模型,提出了一种温度预测方法。首先,以张河湾抽水蓄能电站的水轮发电机为基础,依据电磁场理论,对发电机在工况下电磁场和定子部分损耗进行分析,建立其三维有限元模型;其次,运用磁热耦合特性计算获得发电机定子温度场分布;再次,采用人工鱼群算法(AFSA)和BP神经网络算法相结合,构造定子绕组和定子顶部的温度预测模型;最后,将仿真结果和监控改造后的实测数据进行对比验证。结果表明,通过人工鱼群算法对BP神经网络优化,提高了定子温度预测模型的精度。本文给出了有限元仿真模型和AFSA-BP温度预测模型,为大功率水轮发电机定子温度故障分析以及电机的设计优化提供了参考。     

基于反向传播算法神经网络的信用评分系统预测力研究

为了提高信用评分系统的预测准确性和稳定性，建立了基于反向传播（BP）算法神经网络的信用评分系统，并提出信用评分系统预测力和预测稳定性验证的新方法．结合信用评分问题的实际特点建立了模型并确定了参数，然后采用一种正向选入法确定输入变量，进行模型训练，并通过引入接收器操作特征曲线的分析理论、曲线面积（AUC）值及信息理论等评价方式，对所构造的神经网络信用评分系统预测力进行评价，最后利用自抽样法构造出多个验证样本来评估信用评分系统的稳定性．与传统的逻辑信用评分系统的比较结果表明，BP神经网络信用评分系统具有更高的预测准确性和稳定性，其AUC值平均提高0．0367，AUC值的标准误差平均降低0．005．