前馈网络的一种高精度鲁棒在线贯序学习算法

基于离散傅里叶变换-极限学习机(DFT-ELM)提出了一种新的单隐层前馈神经网络在线贯序学习算法,命名为"在线贯序-离散傅里叶变换-极限学习机"(OS-DFT-ELM).该算法能够逐个或逐段学习数据,随着新数据的逐渐到达,单隐层前馈神经网络的内权矩阵和外权矩阵得到逐步调整.该算法与在线贯序-极限学习机(OS-ELM)相比,具有更高的精度和鲁棒性.同时,通过实验和分析,表明OS-DFT-ELM具有优良性能.     

一种新的氧化铝质量分数建模与控制策略

针对氧化铝质量分数的建模与控制问题,提出一种新的基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)和预测控制的建模与控制策略。首先,针对LS-SVM建模时的参数选取问题,提出一种基于混沌优化的CHAOS LS-SVM算法获得最优氧化铝质量分数预测模型。然后,提出一种基于LS-SVM的氧化铝质量分数预测控制算法,采用混沌优化在线求解最优控制律。仿真结果表明:CHAOS LS-SVM算法建立的氧化铝质量分数预测模型,其泛化能力要比基于神经网络(NN)的氧化铝质量分数预测模型的强;基于LS-SVM的氧化铝质量分数预测控制算法,其控制精度要比基于NN的氧化铝质量分数预测控制算法的高。     

基于快速留一交叉验证的核极限学习机在线建模

提出了一种基于快速留一交叉验证(FLOO-CV)的在线核极限学习机(OKELM),以逐次增加新样本与删除旧样本的方式进行在线训练;设计了一种无需人为设定、能够根据系统过程特性自适应改变的FLOO-CV预测误差阈值,根据误差阈值仅引入预报误差较大的样本对模型进行更新,以提高模型的稀疏性和泛化能力;利用Hermitian矩阵求逆引理实现了对网络输出权值的递推求解,减小了在线存储空间和计算时间.经混沌时间序列预测和连续搅拌釜式反应器的过程辨识结果表明,相比于离线核极限学习机、无稀疏策略的在线核极限学习机和在线序贯极限学习机,OKELM具有更快的计算速度和更高的学习精度.     

基于误差修正EOS-ELM的滑坡位移预测

提出了一种基于误差修正在线贯序超限学习机集成(EOS-ELM)的滑坡位移预测模型.预测过程中对滑坡位移时间序列进行了趋势项和周期项分解,分别考虑了不同的影响因子对滑坡趋势项位移和周期项位移的影响.利用在线贯序超限学习机(OS-ELM)算法分别对趋势项位移和周期项位移建模预测.采用集成预测的思想提高OS-ELM模型的泛化能力,同时为了进一步提高预测精度,提出了一种在线误差修正预测方法.该方法通过对误差序列进行建模预测,修正最终的预测结果.以三峡库区白水河滑坡为例,实验验证了提出方法的有效性.     

一种基于积累一致性测量的在线状态预测算法

针对核极限学习机(Extreme Learning Machine with Kernel,KELM)在线应用过程中,核矩阵膨胀,导致算法复杂性不断上升,且难以跟踪系统时变特征的问题,以滑动时间窗为基本建模策略,提出了一种新的KELM在线稀疏学习算法.在前向与后向稀疏化过程中,基于提出的构造与修剪策略,通过在线最小化字典的积累一致性,可选择一组具有预定规模的关键节点.在增样学习与减样学习过程中,基于节点选择结果,利用矩阵的初等变换与分块矩阵求逆公式,模型参数能被在线递推更新.提出的算法被用于混沌时间序列预测与音频放大器状态预测.实验结果表明:相比于4种流形的在线序贯ELM算法,提出的方法在花费相似的测试时间的条件下,能够显著提升预测精度,且具有较好的稳定性.     

基于在线核极限学习机的股票价格预测模型

为了对股票价格进行准确、快速的在线预测,提出一种在线核极限学习机算法(OL-KELM)的股票价格预测模型.首先收集股票价格数据,采用相空间重构理论建立学习样本,然后将学习样本输入在线核极限学习机中进行学习,建立股票价格预测模型,最后对国药股份(600511)股票收盘价进行仿真实验.结果表明,相对于其他股票价格预测模型,OL-KELM提高了股票价格预测的准确性,可以准确地刻画股票价格的变化趋势.     

基于时间序列与GWO-ELM模型的滑坡位移预测

针对三峡库区的阶跃型滑坡位移特征,以白水河滑坡为例,提出一种基于时间序列和灰狼优化的极限学习机(GWO-ELM)位移预测模型。首先,根据滑坡的内在演化规律和外部影响因素,建立滑坡位移的时间序列模型,将监测位移分解为趋势性位移和周期性位移,并运用稳健加权最小二乘法的三次多项式对趋势性位移进行拟合,以此得到周期性位移。其次,对位移监测数据进行分析,选取周期性位移的影响因子,分别通过GWO-ELM、极限学习机(ELM)和灰狼优化的支持向量机(GWO-SVM)模型对周期性位移进行预测。研究结果表明:GWO-ELM预测模型具有良好的泛化能力,能有效减少人为误差,在预测精度上,明显优于ELM和GWO-SVM模型。基于时间序列与GWO-ELM位移预测模型具有较高的预测精度和泛化能力,是一种有效的滑坡位移预测方法。     

局域极端学习机及其在状态在线监测中的应用

针对训练样本贯序输入时的极端学习机(ELM)训练问题,提出一种可实现在线训练的局域极端学习机(LELM).LELM以逐次增样训练与减样训练的方式实现在线训练,从而有效保持了简约的模型结构,同时利用分块矩阵求逆引理有效减小了多次模型训练的计算代价.混沌时间序列在线预测仿真表明,LELM的在线训练时间远小于ELM,且预测精度更高.基于时间序列预测的雷达发射机状态在线监测实例表明,相比于利用粒子群优化的自适应灰色模型方法,LELM具有更高的计算效率与预测精度,适用于电子系统状态在线监测.     

基于特征选择和优化极限学习机的短期电力负荷预测

针对负荷预测过程中特征量难以确定以及极限学习机(ELM)存在因随机产生的初始权值和阈值导致输出稳定性低的问题，提出了基于格拉姆施密特正交化与皮尔逊相关性分析相结合的特征选择方法(GSO-PCA)和改进灰狼算法(IGWO)优化ELM的短期电力负荷预测模型(IGWO-ELM)。对两种不同类型的特征分别使用GSO算法和PCA进行优选，并根据平均绝对百分比误差(MAPE)确定最优特征集，与传统的经验特征选择、最大互信息系数特征选择、随机森林特征选择比较，GSO-PCA特征选择的MAPE分别降低了1.3%、0.55%和0.83%,验证了其优越性；将Tent混沌映射和粒子群优化算法(PSO)融入到灰狼优化算法中，得到IGWO,并利用两种典型的测试函数对IGWO性能进行测试，证明了其具有更强的寻优能力；使用IGWO算法对ELM的初始权值和阈值进行动态优化，建立IGWO-ELM短期负荷预测模型。将拟合优度检验系数、平均绝对误差、均方根误差和MAPE作为评价指标，结合实例分析，与传统的模型进行比较。仿真结果表明：所提预测模型得到的4个评价指标分别为0.997 8、54.90 kW、72.02 kW和1....     

基于改进灰狼算法优化支持向量机的短期交通流预测

实时、准确的短期交通流预测是智能交通系统的基础和关键技术之一.由于灰狼优化算法(GWO)存在收敛速度慢、易陷入局部最优解等缺陷,为进一步提升短期交通流预测的精度,提出了基于改进灰狼算法(IGWO)优化支持向量机(SVM)的短期交通流预测模型.首先,本文提出引入帐篷(Tent)混沌序列初始化灰狼种群,更改收敛因子的线性递...     

一种基于粒子群优化和核极限学习机的入侵检测算法

针对网络入侵检测准确率低、误报率高的问题,本文提出了一种基于粒子群优化和极限学习机的入侵检测算法。粒子群优化算法(PSO)是一种群智能算法,核极限学习机(KELM)是一种学习速度快、泛化能力强的经典核机器学习的方法,但是极限学习机对核函数及参数的选择直接影响它的分类性能。本文算法中利用粒子群算法优化核极限学习机的核参数,采用学习能力强且线性组合泛化能力强的全局性核函数,形成了多核极限学习机,可以有效提高单核极限学习机（ELM）分类器的性能。最后通过实验对算法性能做了对比分析,实验结果验证了本文算法的有效性。     

基于GA-ELM数控铣刀寿命预测模型研究

在加工过程中,刀具磨损状况对零件的加工质量具有重要影响,精确预测刀具寿命是智能制造系统必须具有的关键功能之一.在分析数控铣刀寿命影响因素的基础上,引入极限学习机(ELM)算法模型,建立数控铣刀寿命预测模型.在寿命预测过程中,采用遗传算法(GA)对ELM模型的输入权值和隐含层阈值进行优化,建立基于GA-ELM的数控铣刀寿命预测模型,同时将其与基本BP神经网络、优化BP神经网络和基于粒子群改进的BP神经网络的预测结果进行对比分析.结果表明,基于GA-ELM的刀具寿命预测模型相比较于其他3种算法更加优越,是一种行之有效且精度高的刀具寿命预测算法.     

基于核极限学习机的煮糖结晶自适应控制研究

针对煮糖结晶过程难以进行自动控制的问题,提出一种基于预测模型的自适应控制方法.以逐步浓缩上升煮糖工艺为基础,基于核极限学习机构建糖膏液位和糖膏锤度的预测模型;以预测工艺偏差作为适应度函数,利用粒子群算法在线优化蒸汽阀和入料阀开度,并自动调节阀门用于跟踪理想工艺曲线.结果表明:与人工煮糖相比,自适应控制的煮糖过程更稳定且...     

基于极限学习机(ELM)的连铸坯质量预测

针对传统基于BP神经网络建立的连铸坯质量预测模型训练速度慢、适应能力弱、预测精度低等问题,本文提出一种基于极限学习机的连铸坯质量预测方法,对方大特钢60Si2Mn连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷进行预测,并与BP和遗传算法优化BP神经网络预测模型的预测结果进行分析对比.结果表明:BP及GA-BP神经网络预测模型对连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷的预测准确率分别为50％、57.5％、70％和72.5％;而基于极限学习机的连铸坯预测模型预测准确率更高,对连铸坯中心疏松和中心偏析缺陷的预测准确率分别为85％和82.5％,且该模型具有极快的运算时间,仅需0.1s.该模型可对连铸坯质量进行迅速准确地分析,为连铸坯质量预测的在线应用提供了一种新的方法.     

基于EMD-AO-DELM的光伏功率预测算法

为提高光伏功率预测精确度,提出一种基于经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）-天鹰优化器（Aquila Optimizer,AO）-深度极限学习机（Deep Extreme Learning Machine,DELM）的组合光伏功率预测模型.该算法对光伏发电影响因素进行分析筛选,选出与光伏输出功率高度相关的因素作为输入变量,并采用经验模态分解（EMD）将光伏原始功率数据分解为多个特征模态函数（Intrinsic Mode Function,IMF）.然后,将分解得到的IMF分量分别输入DELM预测模型,同时通过AO优化算法对DELM初始输入权重进行优化,从而提高深度极限学习机的泛化能力.最后,将各IMF分量预测结果叠加求和得到最终预测结果 .通过仿真结果表明,本文提出的EMD-AO-DELM预测模型,相较于单一DELM模型具有更好的预测精度,证明了所提方法的有效性.     

基于PCA-PSO-ELM的瓦斯涌出量预测

为了更加准确有效地预测瓦斯涌出量,提出采用主成分分析结合粒子群算法、极限学习机的瓦斯涌出量预测方法,其中极限学习机中隐含层节点数量及激活函数的类型由粒子群算法进行组合优化.实验综合考虑影响回采工作面瓦斯涌出量的13个因素对沈阳某煤矿历史数据进行分析,首先采用主成分分析对数据进行降维,消除指标数据之间的相关性,将降维后的数据划分为训练集和测试集2部分,设计了粒子群算法的惯性权重,并由粒子群算法结合十折交叉验证对极限学习机的2个参数进行优化,选择最优参数组合建立预测模型,通过对测试集瓦斯涌出量进行预测,其均方误差为0.108 3,优于采用极限学习机及随机森林的预测结果.     

混沌理论与极限学习机的网络流量预测

提出一种混沌理论和极限学习机的网络流量预测模型.首先对网络流量时间序列进行小波分解得到不同分量,然后采用混沌理论对各分量进行相空间重构,并利用神经网络中的极限学习机进行建模,得到各分量的预测结果,最后采用对分量的预测值进行叠加组合,并采用具体网络流数据集进行模拟测试.相对于其他模型,混沌理论和极限学习机的网络流量预测模型能准确地反映网络流量的变化特性,获得更高精度的预测结果.     

汽油辛烷值近红外光谱检测的改进极限学习机建模方法

为提高近红外光谱法检测汽油辛烷值的精度,该文提出一种汽油辛烷值近红外光谱检测的改进极限学习机(i ELM)新型建模方法。该算法融合了极限学习机算法(ELM)与基于变量投影重要性系数的改进叠加偏最小二乘回归(VIP-SPLS)模型算法,有效解决了ELM模型隐含层输出矩阵维数高和高度共线性的问题。采用该算法对汽油辛烷值的近红外光谱检测数据进行建模,发现改进极限学习机模型的精度比现有的偏最小二乘回归模型和极限学习机模型分别提高20.0%和29.3%,验证了方法的有效性。实验表明,该文方法可用于汽油辛烷值的近红外光谱检测,检测精度良好。     

基于粒子群优化算法的最优极限学习机

针对极限学习机隐含层神经元个数选取的问题,提出以粒子群优化算法搜索最佳隐含层神经元个数,用极限学习机模型的测试准确率作为粒子群优化算法适应值的方法(PSO-ELM)。基于手写数字数据集digits分别对比了随机设置隐含层神经元个数的极限学习机、用粒子群算法优化的极限学习机输入权重和隐层偏置的极限学习机(PSO-ELM)、传统的BP算法以及SVM算法对手写数字的识别率,对比结果表明,粒子群优化算法得到的隐含层神经元个数在极限学习机中拥有较高的准确率。     

蝙蝠算法优化极限学习机的电力负荷预测模型

为提高电力负荷预测的准确性,提出蝙蝠算法优化极限学习的电力负荷预测模型.首先收集电力负荷历史数据,然后采用蝙蝠算法对延迟时间和嵌入维以及极限学习的隐含层结点数目进行优化,利用电力负荷历史数据进行重构,最后采用最优隐含层结点数目的极限学习机建立电力负荷预测模型,并采用具体数据仿真测试.实验结果表明:模型建立了整体性能优异的电力负荷预测模型,提高了电力负荷的预测精度.