贝叶斯正则化神经网络在深基坑变形预测的应用

针对传统BP神经网络在深基坑施工开挖变形的预测,基坑的安全性判定仅利用监测的最终数值而无法全面服务于深基坑工程,提出了一种遗传算法(Genetic Algorithm, GA)和贝叶斯正则化算法(Bayesian Regularization, BR)组合优化传统BP神经网络的预测模型,在优化预测模型中加入了影响深基坑安全稳定的客观因素及人为主观因素,进一步提高了BP神经网络全局优化能力以及泛化能力.研究结果表明：该组合优化方法对深基坑地表沉降和水平位移变形预测的平均相对误差分别为0.32%和0.59%,表现出较高的预测精度.该组合优化模型首次在深基坑变形领域验证了应用的可行性,为深基坑变形预测提供了新的思路和方法.     

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SOA-BP神经网络的SLS成型件精度预测模型

针对选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)成型件精度难以控制以及工艺参数优化实验成本高等问题,提出了一种利用人群搜索算法(seeker optimization algorithm,SOA)优化BP(back propagation)神经网络对SLS成型件精度预测的方法。首先选择激光功率、预热温度、扫描速度、扫描间距以及分层厚度五个工艺参数设计正交试验获取样本数据。然后根据SOA算法特有的利己、利他、预动和不确定推理四大行为确定搜索策略,获取BP神经网络最优权值和阈值。最后采用MATLAB建立优化后的BP神经网络预测模型对样本数据进行预测分析,并与传统BP神经网络和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化的BP神经网络预测结果进行对比。结果表明:基于SOA-BP神经网络的预测模型具有较高的预测精度,最大绝对误差仅为0.028,对SLS成型件精度的提高和工艺参数的选取具有指导作用。     

基于动量自适应学习率PSO-BP神经网络的钻速预测模型研究

机械钻速(rate of penetration, ROP)是钻井作业优化和减少成本的关键因素,钻井时有效地预测ROP是提升钻进效率的关键。由于井下钻进时复杂多变的情况和地层的非均质性,通过传统的ROP方程和回归分析方法来预测钻速受到了一定的限制。为了实现对钻速的高精度预测,对现有BP (back propagation)神经网络进行优化,提出了一种新的神经网络模型,即动态自适应学习率的粒子群优化BP神经网络,利用录井数据建立目标井预测模型来对钻速进行预测。在训练过程中对BP神经网络进行优化,利用启发式算法,即附加动量法和自适应学习率,将两种方法结合起来形成动态自适应学习率的BP改进算法,提高了BP神经网络的训练速度和拟合精度,获得了更好的泛化性能。将BP神经网络与遗传优化算法(genetic algorithm, GA)和粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)结合,得到优化后的动态自适应学习率BP神经网络。研究利用XX8-1-2井的录井数据进行实验,对比BP神经网络、PSO-BP神经网络、GA-BP神经网络3种不同的改进后神经网络的预测结果...     

IWOA和BP神经网络的压缩机故障检测算法

针对压缩机故障难以检测与分类的问题,传统的方法是采用BP神经网络的检测方法,利用从压缩机语音信号中提取的识别特征来预测压缩机故障类型,该方法具有良好的可行性,但是BP神经网络容易陷入局部最优值的情况,从而导致了预测精度较低和稳定性较差的问题。因此,本文提出了改进的鲸鱼优化算法(IWOA)和BP神经网络的模型,首先通过优化WOA中的搜索猎物被执行的概率和包围猎物向最优个体聚集的过程,从而提高了IWOA的全局搜索能力和收敛速度,其次将IWOA对BP神经网络的权值和阀值进行深度寻优,从而提高了BP神经网络的预测精度和稳定性,最后将该模型运用到压缩机故障检测实验中。实验结果表明,与其他模型相比,证明了IWOA和BP神经网络提高了预测精度,且具有良好的稳定性。     

基于PSO-BP神经网络的纱线质量预测

针对复杂纺纱过程中成纱断裂强度难以预测的问题,提出一种基于粒子群优化算法(PSO)优化BP神经网络的成纱断裂强度预测方法.该方法采用PSO优化神经网络的权值和阈值,用来提高神经网络的收敛速度和获得全局最优解的能力.以纺纱车间大量现场质量检测数据为对象,进行预测验证,结果表明,PSO-BP神经网络在预测相关性(预测值与实际值的一致性程度)上与传统BP算法相比提高5.0%,与GA-BP算法相比提高4.6%,在预测精度上均要好于BP神经网络与GABP神经网络.     

基于IPSO-GNN的油田指标预测模型研究

针对油田开发指标预测问题,提出将灰色神经网络(GNN)与改进粒子群算法(IPSO)相结合的组合预测模型(IPSOGNN),通过IPSO对GNN的a、u参数进行优化,改善了GNN的不足,有效地保证了预测精度。以油田开发指标中的含水率作预测算例,仿真结果表明:此模型的预测精度高于灰色预测模型、灰色神经网络以及BP神经网络模型,同时也表明了此方法的可行性与有效性。     

基于ESMD-BP神经网络组合模型的中长期径流预报

径流预报的精度直接关系到流域水资源优化配置与综合利用的效益最大化.针对径流序列非线性、非平稳、直接预测精度低的特点,首次利用具有自适应性特点的极点对称模态分解(Extreme-point Symmetric Mode Decomposition,ESMD)方法对径流序列平稳化处理,结合可逼近任何非线性映射的误差反向传播网络(Back Propagation Neural Network,BP神经网络),建立ESMD-BP神经网络组合预报模型,并将其应用于黄河上游龙羊峡水库入库站唐乃亥站月径流和旬径流预报.首先,利用ESMD方法将径流序列中不同尺度的分量和趋势分量逐级提取出来,甄别了大尺度循环和非线性趋势;进而,分析径流周期和趋势变化规律;然后,利用BP神经网络将非平稳径流序列的直接预测转化为平稳的模态分量和趋势余项的预测,加和重构得到最终预测结果.并与单一BP神经网络、经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与BP神经网络组合模型作对比,结果表明:ESMD-BP神经网络组合模型的预报误差最小、预报精度最高.组合模型为"分解→预测→重构"模式,结合了EMD数据自适应分析和BP神经网络非线性映射的优点,提高了径流预报的准确率,为水文预报精度的提高开辟了新思路.     

无信号环形交叉口机非冲突机器学习预测方法

为高效精确地预测无信号环形交叉口机动车与非机动车的交通冲突,提出了基于遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)和支持向量回归(SVR)的组合预测模型(SVR-GA-BP)。通过无人机采集混合交通流高清视频,利用视频识别软件Tracker提取机非交通冲突轨迹数据,以距离碰撞时间(Time to Collision, TTC)为判别指标,确定机非冲突严重程度。基于偏相关性分析确定交通量、平均速度、大车比例等为机非交通冲突的显著影响因素,选取均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)等五种评价指标对SVR模型、BP神经网络、SVR-GA-BP模型的预测值进行精度分析。结果表明,组合模型在一般冲突预测中精度为97.1%,相比SVR和BP神经网络分别提高6.9%和2.5%,在严重冲突预测中精度为96.1%,相比SVR和BP神经网络分别提高7.3%和5.1%。可见SVR-GA-BP组合模型能够有效预测无信号环形交叉口的机非冲突且精度最高,可为同类型交叉口的安全评价提供借鉴。     

基于GABP技术的PCA弥苴河水质预测

针对传统的水质预测方法中由于因子的多重相关性而造成的预测精度偏低的问题,提出了一种将主成分分析法(PCA)和遗传算法优化的BP神经网络(GABP)相耦合的水质预测方法.利用主成分分析法提取对水质因子影响较强的综合成分,克服了传统水质预测方法中信息冗余的问题.在对大理弥苴河水质进行大量实际监测的基础上,分别采用PCA-GABP神经网络,GABP神经网络以及传统的BP神经网络3种模型的方法,建立了弥苴河水质高锰酸盐指数的的预测模型.通过数据预处理,筛选了600组数据进行训练学习和测试.通过对3个模型的预测误差分析对比,可以得出PCA-GABP神经网络预测模型精度更高.     

基于遗传算法BP神经网络优化证券组合投资

BP神经网络由于具有对数据大规模并行处理及对知识有较强融合能力的优点,应用范围极广.然而也存在一些致命的缺点(如容易陷入局部极小点),通过遗传算法(GA)与BP网络结合,可以有效地解决该问题.优化证券投资组合的仿真模拟实验结果表明,其优化方案比使用二次规划法更优,该方法更具正确性、高效性和实用性.     

基于改进灰色关联分析的BA-BP短期负荷预测

针对短期电力负荷随机性强、预测精度低等问题,提出了基于模糊灰色聚类与蝙蝠优化神经网络的短期负荷预测模型。采用模糊聚类方法选择相似日粗集,然后用改进的灰色关联分析法选取相似日;为了克服传统BP算法易陷入局部极值和收敛速度慢等问题,利用相似日集中的样本训练蝙蝠优化的BP神经网络预测模型。以某地区的历史数据为实际算例,将文中所提算法与普通的BP神经网络、传统灰色关联与蝙蝠优化的BP神经网络预测结果相比,结果表明所提方法有很高预测精度和稳定性,在实际中有一定应用价值。     

基于人工鱼群神经网络的城市时用水量预测方法

城市供水时用水量预测精度对城市供水系统具有重要影响.传统的反向传播(back-propaganda,BP)神经网络预测方法容易陷入局部解,并且需要大量的训练数据.人工鱼群算法具有较优的全局收敛能力及较快的寻优速度.为此,利用人工鱼群算法对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化,建立了一种新的时用水量预测模型.将该模型应用到华北某市时用水量的预测中,预测结果表明人工鱼群神经网络算法的均方差比BP神经网络算法的均方差小5%.实例证明,人工鱼群神经网络比BP神经网络的预测精度更高,收敛速度更快.人工鱼群神经网络算法可用于短期水量预测.     

基于粒子群优化的BP神经网络预测方法及其应用研究

本文提出了一种基于粒子群优化的BP神经网络预测方法.该方法利用粒子群优化算法全局搜索BP神经网络的权值和阈值,并利用优化后的BP网络建立预测模型对经济指标进行预测.仿真实验结果表明,该方法克服了传统BP神经网络本身所存在的局部最小值和训练速度慢等不足,能够较好应用于定量经济指标预测,有效提高了预测的精度.     

基于PSO-BP神经网络的砂岩三轴抗压强度预测

为研究砂岩在水和温度作用下的抗压强度特性,以三峡库区砂岩为研究对象,进行温度场、渗流场、应力场耦合试验研究,建立了粒子群优化BP神经网络(PSO-BPNN)预测模型,该模型考虑了影响砂岩抗压强度的多种因素(温度、孔隙水压等),预测砂岩三轴抗压强度值.较传统BP神经网络(BPNN)模型,PSO-BP神经网络模型能够更好地预测三场耦合作用下砂岩的抗压强度变化特征,预测精度更高.     

基于改进神经网络的水泥路面使用性能预测模型

为了克服传统水泥路面使用性能预测方法的缺陷和误差反向传播(BP)神经网络的不足,利用动量方法改进了BP神经网络收敛性,建立了水泥路面使用性能预测模型.采用广东水泥路面调查数据对模型进行了训练和验证,并对模型训练方法进行了优化.分析表明,该模型具有较好的实用性和预测精度.     

AdaBoost-BP模型在大坝变形预测中的应用

针对传统BP神经网络自身存在局部极小值及模型的泛化能力差时预测精度无法满足实际需求等的不足,本文用AdaBoost算法优化传统的BP神经网络得到AdaBoost-BP预测模型,可以减小局部极小值的影响,增强了模型的泛化能力,提高模型的预测精度.示例证明,AdaBoost-BP预测模型比传统的BP神经网络预测模型拥有更高的预测精度.     

基于BP-AGA的非线性组合预测方法研究

运用神经网络和加速遗传算法建立非线性组合预测模型，在BP算法训练网络出现收敛速度缓慢时启用加速遗传算法(AGA)来优化网络参数，把AGA的优化结果作为BP算法的初始值，再用BP算法训练网络，如此交替运行BP算法和AGA以加快网络的收敛速度，同时改善局部最小问题。最后给出实例研究，结果表明，该方法能明显提高预测精度。     

基于改进麻雀搜索算法的空气质量指数预测

为更准确地预测空气质量指数(Air Quality Index, AQI),提出一种基于改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA)的AQI预测模型(ISSA-BP)。利用麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm, SSA)的全局搜索性能对BP神经网络的权值和阈值进行优化,解决传统BP神经网络在预测AQI过程中出现的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题。同时,针对SSA在优化过程中的缺陷,引入立方映射和优化策略增强算法的全局搜索及收敛能力,进一步提高预测性能。应用ISSA-BP模型预测杭州市AQI,实验结果表明,与其他模型相比,该模型的预测精度有显著提升。本研究为大气污染防治提供了新的预测方法。     

PM2.5浓度预测模型的应用

空气中PM2.5浓度问题越来越受到各界的关注。根据PM2.5浓度数据的特征,首先选择ARIMA预测模型进行浓度预测;考虑到BP神经网络易陷入局部最小,而遗传算法具有全局搜索的能力,给出了遗传算法优化的BP神经网络预测模型;为了进一步提高预测精度,引入IOWGA算子,将ARIMA预测模型与遗传算法优化的BP神经网络预测模型相组合,给出了基于IOWGA算子的组合预测模型;最后经过实例仿真分析验证了模型的可行性和有效性,为PM2.5浓度预测提供基础资料。