基于遗传和改进布谷鸟算法的BP神经网络建模

针对现代工业系统具有高度非线性的特点,以及采用BP神经网络对非线性系统建模易出现局部最优、过拟合或欠拟合的问题,提出采用遗传算法(GA)和改进布谷鸟算法(CS)优化BP神经网络建模的方法(GACSBP算法)。首先利用遗传算法自适应、全局搜索的特点优化神经网络拓扑结构,避免神经网络建模出现过拟合或欠拟合的问题;然后采用改进布谷鸟算法优化BP神经网络权值,加入惩罚项进一步防止神经网络建模时陷入局部最优。对NACA0012翼型自噪声数据进行建模,仿真结果表明,与BP神经网络相比,提出的GACSBP算法避免了局部最优,明显提高了模型预测精度,且所需迭代次数和时间均明显减少。     

基于IGWO-BP神经网络的车内声品质预测

为准确预测纯电动汽车车内声品质，以心理声学客观参量为自变量，以纯电动汽车车内声品质主观评价值为因变量，搭建基于改进后的灰狼算法(Improved Grey Wolf Optimization, IGWO)优化的BP神经网络预测模型IGWO-BP,采用IGWO对BP神经网络的权值和阈值进行优化，解决BP神经网络对初值敏感、易陷入局部最优的问题。将其预测结果与BP神经网络预测结果进行对比分析，结果显示基于IGWO-BP神经网络预测模型可大幅度提高车内声品质预测精度，表明该模型较适用于纯电动汽车车内声品质预测。     

改进SSA优化的BP神经网络交通量预测模型

为更加准确地进行交通量预测,针对传统的BP神经网络随机赋值、收敛速度慢等问题,提出了改进麻雀搜索算法（sparrow search algorithm,SSA）优化的BP神经网络预测模型。该模型结合SSA位置更新原理和鸡群优化算法中公鸡位置更新方法对麻雀搜索算法进行改进,在避免算法陷入局部最优和位置更新无效的同时有效地提高了算法的收敛速度。利用改进麻雀搜索算法对BP神经网络的权值和阈值进行寻优赋值,得到了改进SSA-BP神经网络预测模型。利用交通量数据,对LSTM神经网络、BP神经网络、SSA-BP神经网络和改进SSA-BP神经网络4种预测模型进行训练和测试,以MAE、MAPE、MSE、RMSE和EC 5个指标对预测结果进行对比分析。结果表明:BP神经网络优于LSTM神经网络,且麻雀搜索算法优化BP神经网络预测模型相较于BP神经网络预测模型MAE降低了0.28 veh/(3 min)、MAPE降低了1%、MSE降低了2.72 veh/(3 min)、RMSE降低了 0.04;改进麻雀搜索算法优化BP神经网络预测模型相较于BP神经网络预测模型MAE降低了1.31 veh/(3 min)、MAPE降低了4%、MSE降低了9.2 veh/(3 min)、RMSE降低了0.18,且拟合度更接近于1。改进SSA-BP预测模型的性能优于SSA-BP神经网络预测模型,且有效提高了BP神经网络的预测精度,拟合度达到0.98,该模型适用于交通量预测,能够为智能交通系统提供可靠的预测值。     

基于优化BP神经网络的TBM性能预测

由于隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)掘进速度与机器参数、岩体参数之间的非线性关系复杂,难以准确预测,为了构建可靠的TBM性能预测模型,分析TBM掘进速度的主要影响因素,提出应用模拟退火算法(SA)和遗传算法(GA)优化BP神经网络的TBM性能预测模型,并使用吉林引松供水工程的TBM数据库对GA-BP模型和SA-BP模型进行训练测试。结果表明,与传统BP神经网络方法相比,优化后的模型预测泛化性更好,且精度明显提高。优化后的BP神经网络能在一定程度上克服易陷入局部最优的缺陷,应用于TBM性能预测具有良好表现。     

基于灰色遗传BP神经网络的大坝变形预测

提出了一种基于灰色预测模型的遗传算法优化BP神经网络的组合预测模型。通过对原始大坝序列进行灰色拟合,弱化原始序列的随机扰动影响,增强数据的线性规律,并采用遗传算法优化BP神经网络的连接权值和阈值,之后将灰色拟合后的残差作为优化后的BP神经网络的输入样本进行训练和测试,进而建立灰色遗传BP神经网络预测模型。组合模型充分结合了BP神经网络自适应学习的优点,避免了灰色方法及模型在非线性预测方面的缺陷;同时集成了遗传算法的全局寻优性能,弥补了神经网络容易陷入局部极值点的缺陷。与灰色GM(1,1)和单一BP神经网络对比表明,组合模型能保证较优的局部预测值和较高的全局预测精度,应用于复杂的大坝变形预测中是可行的。     

基于改进遗传算法的BP网络在降雨量预测中的应用

提出了一种改进遗传算法(GA)和BP算法结合的神经网络模型优化方案。首先采用自适应交叉概率和变异概率的遗传算法优化BP网络的权值,在进化结束时,能够寻到全局最优点附近的点;在遗传算法搜索结果的基础上,利用局部寻优能力较强的动量BP算法,从此点出发,进行局部搜索,进而达到网络的训练目标。仿真实验结果表明,在大庆市2000年到2004年6月降雨量的预测方面,遗传算法与BP算法结合的模型预测误差平均为39.13%,标准BP算法的模型预测误差平均为194.66%。说明GA-BP算法模型预报精度较高,预测能力得到了改进。     

改进果蝇算法优化BP神经网络预测汽油辛烷值

针对BP神经网络存在预测精度不佳、预测结果不稳定的问题,提出改进果蝇算法优化BP神经网络(back propagation neural network)预测模型。将混沌映射、判别因子与变步长机制引入果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm, FOA)中,得到改进后的自适应混沌果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm with chaos and discriminant factors, CDFOA),并利用测试函数对算法进行性能验证。利用CDFOA优化BP神经网络的初始权值与阈值,构建基于CDFOA优化BP神经网络对于汽油辛烷值的预测模型CDFOA-BP。将采集到的60组汽油数据输入预测模型进行测试分析。预测结果表明,与FOA-BP模型、PSO-BP模型、SSA-BP模型和BP神经网络模型相比,CDFOA-BP模型在预测精度与预测稳定性上均优于其他4种模型,验证该模型的有效性与可行性。     

改进的Elman神经网络在短期电力负荷预测中的应用

为了提高Elman神经网络进行短期负荷预测时的精度,解决预测过程中易陷入局部最优解等问题,采用非线性阻尼最小二乘法对学习算法进行优化,并对激励函数进行改进,建立双隐含层Elman神经网络模型。Matlab仿真结果表明,改进后的模型对短期电力负荷进行预测的精度高于传统BP神经网络模型,达到了短期负荷预测所要求的误差范围,说明该方法和模型是可行有效的。     

基于进化神经网络的齿轮可靠性预测

人工神经网络模型中广泛应用的是BP(BackPropagation)模型 ,针对BP算法存在收敛速度慢 ,容易陷入局部最小点的缺陷 ,本文用遗传算法 (GeneticAlgorithm :GA)训练神经网络 (ArtificialNeuralNetwork :ANN) ,取代了一些传统的学习算法 ,设计了GA +BP学习算法 用遗传算法和神经网络相结合的方法求解了齿轮弯曲疲劳寿命的预测问题 仿真结果表明 ,组合GA与BP可以克服单纯使用BP易陷入局部极小等问题 ,取得了较为满意的效果 ,预测精度较高     

Fourier神经网络非线性拟合性能优化研究

针对采用传统BP(back propagation)算法训练的Fourier基函数神经网络拟合非线性函数容易陷入局部最优、拟合精度较差等问题,提出采用粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法优化Fourier基函数神经网络拟合非线性函数的方法。通过引入具有全局搜索能力的PSO算法对Fourier正交基神经网络权值进行优化,达到提高非线性函数拟合精度的目的,并进行实例仿真实验,通过比较PSO和BP算法训练Fourier基函数神经网络的预测输出结果,验证PSO算法拟合非线性函数的优越性。结果表明,经PSO算法优化后的Fourier基函数神经网络学习能力更强,非线性函数的拟合精度更高。     

基于改进狮群算法和BP神经网络模型的房价预测

将狮群算法(lion swarm optimization,LSO)与海鸥算法的迁徙机制和螺旋搜索机制结合,增强算法的局部搜索能力;同时增加监督机制,提高算法的全局搜索能力.与粒子群算法和狮群算法对比,在常用的测试函数上验证改进狮群算法的优越性.采用改进后的狮群算法优化BP神经网络模型,对房屋价格预测问题进行研究,通过...     

基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法

滑坡是一种常见的地质灾害,通常在复杂的地质条件下演化和发生,给社会和人类的生命财产安全造成了极大的危害.了解滑坡的发展规律,对灾害防治具有重要意义.在现有滑坡累积位移时间序列的基础上,提出了一种基于遗传模拟退火算法的滑坡位移预测方法.采用遗传模拟退火算法-BP神经网络对白水河滑坡预警区Z118观测点进行分析,利用前3个...     

遗传神经网络在铁矿石需求预测中的应用

将遗传算法与BP神经网络结合,利用遗传算法的全局搜索优化BP网络的初始权重,有效地克服了BP算法的局部收敛和收敛速度慢等问题.使用主成分分析法选取输入变量,并将建立的混合模型应用于铁矿石需求预测中.实验表明,该方法改善了预测精度,达到了较好的预测效果.     

基于GA-BP神经网络的短期负荷预测

以供热系统为研究对象,针对集中供热热负荷中由于温度因素、随机因素以及建筑本身因素等导致预测精度不高的问题．提出了采用BP神经网络算法来进行预测,它对具有非线性的模型有很好的控制效果,并且可以进行自我学习．但由于BP神经网络的波动较大,比较容易出现局部优化现象,因此在使用BP神经网络的基础上进行改进,将BP神经网络与遗传优化算法相结合,弥补BP神经网络的不足．最后通过仿真实验,结果表明热负荷预测的误差大大减少,预测精度提高,继而实现合理供热．     

基于混沌时间序列的黄土滑坡变形预测方法及应用

采用GNSS技术进行滑坡变形监测时,由于多路径等观测误差的存在,直接使用GNSS监测结果进行变形预测会影响预测结果的精度。为了探讨GNSS测量误差对变形预测结果的影响程度,考虑到滑坡系统的混沌特性,采用混沌理论对陕西泾阳地区庙店滑坡GNSS变形监测结果抑噪处理前后的时间序列进行了对比分析。首先,采用互信息量法确定监测序列的时间延迟、用改进的虚假邻近点法(Cao算法)确定嵌入维数,获取相空间重构参数; 然后使用最大Lyapunov指数对两种变形监测序列进行混沌特性识别; 最后,分别使用加权一阶局域预测方法、最大Lyapunov指数预测方法和BP神经网络预测方法对滑坡变形监测结果进行预测。结果表明:GNSS滑坡变形监测结果抑噪处理前后的时间序列满足混沌特性,说明滑坡系统具有混沌特性; 在3种混沌时间序列预测方法中,BP神经网络预测方法的效果较好,且该方法预测结果的平均绝对误差(MAE)和平均相对误差(MRE)分别为0.4 mm和11.9%,经过S-变换抑噪处理后,预测结果的平均绝对误差和平均相对误差分别为0.1 mm和4.1%,预测效果有明显改善。     

基于遗传算法与BP算法的水质评价模型

BP神经网络广泛应用于函数逼近、模式分类、水质评价等方面,但标准BP算法收敛速度较慢,容易陷入局部最优;而遗传算法是一种全局寻优搜索算法,能够有效克服上述缺陷.提出了基于遗传算法与BP算法的混合算法,既保留了神经网络原有的优点,又克服了上述缺点,并建立了水质评价模型.以信阳南湾水库为例进行评价,实验结果表明该混合算法模型评价精度较高.完全可以应用于水质评价工作.     

基于EMD的短期风速预测混合模型

为了让风电电力系统在并网时能够平稳运行,降低因系统波动带来的经济损失,同时提高风电电力系统的竞争能力,找到一种稳定准确的风速预测方法有着重要且现实的意义。在机器学习的方法中,基于反向传播算法调整权值的BP神经网络是最常用也是最有效的方法之一。尽管BP神经网络拟合非线性序列的能力很强,但是在调整权值的过程中收敛速度慢,同时十分容易陷入局部最优值,为有效解决这两个可能出现的问题,将遗传算法(GA)用于优化神经网络。在此基础上,考虑到风速序列的间歇性、非平稳性以及差异性等特点,提出了一种基于经验模态分解(EMD)、遗传算法(GA)和BP神经网络的短期风速预测模型EMD?GA?BPNN,通过和其他几种模型的横向对比,验证了此模型在短期风速预测效果上的可靠性与优势。     

基于差分进化的BP神经网络在纱线质量预测中的应用

为了提高BP神经网络在纱线质量预测上的精度,采用差分进化算法训练BP神经网络,利用差分进化算法的全局寻优能力优化BP神经网络的权值和阈值,建立了反映纱线质量的重要指标——单纱强度和条干CV%的神经网络预测模型.对真实数据的测试表明该算法效果良好,提高了BP神经网络算法的预测精度,能够为企业的纱线质量预测提供有效支持.     

Tent混沌和变邻域局部搜索优化的GSA

针对引力搜索算法存在的易陷入局部最优、精度有待提高等问题,提出一种Tent混沌和变邻域局部搜索优化的引力搜索算法。首先改进Tent混沌,利用其遍历均匀性、随机性初始化种群,增强算法的全局搜索能力;然后改进粒子速度和引力系数公式,加快算法的收敛速度;最后设计一种基于莱维飞行的变邻域局部搜索策略,引导种群脱离局部最优,提高寻优精度。仿真结果显示,新算法能有效地抑制局部最优,相较其他测试算法有更好的寻优精度和稳定性。利用新算法优化径向基函数神经网络,对非线性系统的辨识结果证明,改进后的径向基函数神经网络比标准径向基函数神经网络和反向传播神经网络具备更好的模型逼近能力和泛化水平。