基于飞参数据的飞机操纵系统故障评估方法

针对某型飞机的操纵系统故障评估问题,提出了一种基于飞参数据建立的差分进化极限学习机(DE-ELM)算法。该算法融合了差分进化(DE)和极限学习机(ELM)两种算法,通过对飞参数据进行训练,构建了飞机操纵系统的黑箱模型。由于极限学习机(ELM)的输入权值以及隐含层阈值是随机产生的,所以ELM的随机性较大,稳定性不高,故利用寻优能力较强的DE对ELM输入权值和隐含层阈值进行寻优,从而实现ELM的结构优化,提升ELM的稳定性和鲁棒性。仿真结果表明,DE-ELM算法的决定系数达到了97.6%,其均方误差相比于BP神经网络降低了约79%,相比于单纯的ELM降低了64%。所以说该法可以有效提高精确度,同时具有更加良好的泛化性能。     

基于复合差分进化算法与极限学习机的高炉铁水硅含量预报

针对铁水硅含量无法直接在线检测的问题,本文提出了一种基于优化极限学习机(ELM)的高炉铁水硅含量预报方法.该方法利用复合差分进化算法(CoDE)的快速定位全局最优解的能力来优化极限学习机的输入权值和隐层节点阈值,在此基础上建立了基于复合差分进化算法优化极限学习机(CoDE-ELM)的高炉铁水硅含量预报模型.以某钢铁厂2650 m~3的高炉为例,利用实际采集数据进行模型检验,结果表明,当绝对误差小于0.1时,铁水硅含量的预报命中率为89%,均方根误差为0.047,实际目标值序列与预报值序列的相关系数为0.851.所建模型的预报结果优于支持向量机(SVM)、前馈神经网络(BP-NN)、极限学习机以及差分优化极限学习机(DE-ELM),对高炉炉温的实际调控具有较好的指导意义.     

基于KPCA和ELM的新型民机舵机系统故障诊断

针对传统极限学习机模型难以学习高维数据、输入权值矩阵和隐含层偏置随机给定的问题,利用核主成分分析法来降低民机故障数据维数,通过改进的极限学习机来建立新型民机升降舵故障诊断模型.模型利用差分进化算法改进了极限学习机输入权值矩阵、隐含层偏置随机生成的缺点,应用到新型民机升降舵系统的故障诊断中.测试结果表明,KPCA-ELM...     

基于ELM和FOA的股票价格预测

针对股票价格预测中应用极限学习机预测存在稳定性不理想的问题,提出了一种改进果蝇优化极限学习机（IFOA-ELM）预测模型的算法。在该算法中,果蝇群通过不断调整群半径来优化ELM的输入层与隐含层连接权值和隐含层阈值,并以优化后的结果为基础,构建ELM预测模型。将IFOA-ELM模型用于股票价格预测。实验表明,与ELM和FOA-ELM相比,IFOA-ELM在股票价格预测中具有更高的预测精度和更好的稳定性。     

基于灵敏度分析法的ELM剪枝算法

针对极端学习机(ELM)网络结构设计问题,提出基于灵敏度分析法的ELM剪枝算法.利用隐含层节点输出和相对应的输出层权值向量,定义学习残差对于隐含层节点的灵敏度和网络规模适应度,根据灵敏度大小判断隐含层节点的重要性,利用网络规模适应度确定隐含层节点个数,删除重要性较低的节点.仿真结果表明,所提出的算法能够较为准确地确定与学习样本相匹配的网络规模,解决了ELM网络结构设计问题.     

基于PSO-ELM算法的民航客运量预测

掌握民航客运量是航空公司在做重大科学决策和实施可行性计划的重要保障。为准确预测中国民航客运量的情况,引入了极限学习机(ELM),搭建民航客运量预测模型。建立了ELM神经网络最优结构,以此为基础,分别用粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)、差分进化算法(DE)对ELM的输入权值和隐含层阈值进行优化,降低了ELM随机生成参数的不稳定性。结果表明,PSO优化算法提高了ELM的拟合能力和泛化能力,预测精度也高于其他模型,为航空运输协调发展提供了可靠的依据。     

在高斯分布下优化仿射变换的极限学习机

极限学习机(ELM)会大量映射到激活函数的饱和区域,同时隐含层输入与输出远远不能获得共同的分布方式,导致泛化性能大打折扣.针对这一问题,研究了在高斯分布下优化激活函数中仿射变换(AT)的极限学习机,主要思想是在隐含层输入数据上引入新型的线性关系,利用梯度下降算法对误差函数中的缩放参数和平移参数进行优化,以满足隐含层输出能够高度服从高斯分布.基于高斯分布计算仿射参数的方法,能够保证隐节点相互独立的同时,也强调了高度的依赖关系.实验结果表明,在实际分类数据集和图像回归数据集中,隐含层输出数据不能很好地服从均匀分布,但服从高斯分布趋势,总体上能够达到更好的实验效果.与原始ELM算法和AT-ELM1算法比较,均有显著的改善.     

在高斯分布下优化仿射变换的极限学习机

极限学习机(ELM)会大量映射到激活函数的饱和区域,同时隐含层输入与输出远远不能获得共同的分布方式,导致泛化性能大打折扣.针对这一问题,研究了在高斯分布下优化激活函数中仿射变换(AT)的极限学习机,主要思想是在隐含层输入数据上引入新型的线性关系,利用梯度下降算法对误差函数中的缩放参数和平移参数进行优化,以满足隐含层输出能够高度服从高斯分布.基于高斯分布计算仿射参数的方法,能够保证隐节点相互独立的同时,也强调了高度的依赖关系.实验结果表明,在实际分类数据集和图像回归数据集中,隐含层输出数据不能很好地服从均匀分布,但服从高斯分布趋势,总体上能够达到更好的实验效果.与原始ELM算法和AT-ELM1算法比较,均有显著的改善.     

具有混沌差分进化搜索的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法的不足,结合差分进化算法中的变异思想,提出一种改进的人工蜂群算法。其基本思想是在标准人工蜂群算法中观察蜂更新蜜源的阶段,使用差分进化算子对蜜源进行更新,在差分变异算子中引入混沌序列,以提高观察蜂在此阶段的局部搜索能力,最终获得最优蜜源。仿真结果表明,引入混沌差分进化搜索的蜂群算法无论在解的求解精度上还是算法的收敛速度上均优于标准人工蜂群算法,适合于复杂函数的全局优化问题。     

基于FWADE-ELM的短时交通流预测方法

受道路环境和人为因素影响,实际交通系统可视为一个复杂的非线性动力系统,交通流数据具有较强的非线性、时变性和易受随机噪声影响等特征.针对复杂环境下的短时交通流预测问题,提出一种基于烟花差分进化混合算法-极限学习机的短时交通流预测方法.采用奇异谱分析方法滤除原始交通流数据中包含的噪声成分,降噪后的交通流数据用于训练极限学习机(ELM)网络预测模型.进行相空间重构,利用C-C算法确定ELM网络的结构和关键参数.通过融合烟花算法和差分进化算法提出一种烟花差分进化混合算法,可有效提高基本算法的整体优化性能.将改进的混合优化算法用于优化ELM网络的权阈值(结构为9-11-1,维数为110),建立短时交通流预测模型.测试与应用结果表明,所构建的短时交通流预测模型具有较高的预测精度和较强的泛化能力(均方误差为7.75,平均绝对百分比误差为0.086 7),预测值与实际值的拟合程度较好.     

The extreme learning machine learning algorithm with tunable activation function

In this paper, we propose an extreme learning machine (ELM) with tunable activation function (TAF-ELM) learning algorithm, which determines its activation functions dynamically by means of the differential evolution algorithm based on the input data. The main objective is to overcome the problem dependence of fixed slop of the activation function in ELM. We mainly considered the issue of processing of benchmark problems on function approximation and pattern classification. Compared with ELM and E-ELM learning algorithms with the same network size or compact network configuration, the proposed algorithm has improved generalization performance with good accuracy. In addition, the proposed algorithm also has very good performance in the TAF neural networks learning algorithms.     

一种新的混合智能极限学习机

提出一种基于差分进化(DE)和粒子群优化(PSO)的混合智能方法—–DEPSO算法,并通过对10个典型函数进行测试,表明DEPSO算法具有良好的寻优性能。针对单隐层前向神经网络(SLFNs)提出一种改进的学习算法—–DEPSO-ELM算法,即应用DEPSO算法优化SLFNs的隐层节点参数,采用极限学习算法(ELM)求取SLFNs的输出权值。将DEPSO-ELM算法应用于6个典型真实数据集的回归计算,并与DE-ELM、SaE-ELM算法相比,获得了更精确的计算结果。最后,将DEPSO-ELM算法应用于数控机床热误差的建模预测,获得了良好的预测效果。     

融合多策略的鸟群算法及油层识别ELM模型优化

为了改进鸟群算法易陷入局部最优、收敛速度慢以及种群多样性不足的缺点,提出融合多策略的鸟群算法.引入混沌权重和对称切线混沌加速系数以及高斯扰动策略,增强算法跳出局部最优的能力;引入混合多步选择和自适应步长因子策略,加快算法的收敛速度;引入小波变异策略,丰富算法的种群多样性.实验采用10个基准测试函数,将改进的算法与另外5...     

基于改进ELM的煤矿井下定位算法

提出了一种基于改进极限学习机(ELM,extreme learning machine)神经网络的煤矿井下人员定位算法,针对测距模型易受井下复杂环境干扰,无法准确测距的问题,选用基于指纹的位置匹配模型;使用极限学习机将指纹和位置进行匹配,选用改进鲸鱼优化算法(IWOA,improved whale optimization algorithm)选取ELM合适的输入权值和隐含层阈值,以提高定位精度。在定位的在线阶段,将新的指纹数据代入带动态权值因子的在线顺序极限学习机(DOS-ELM,dynamic weight factor online sequential extreme learning machine)模型对定位模型进行动态调整,以克服电磁传播环境变动使定位结果产生的误差;仿真实验结果表明,该模型的定位误差在1.5 m以内的置信概率为72%,平均定位误差为1.64 m,与其他算法的实验结果相比,文章算法鲁棒性强,定位精度高。     

回归核极限学习机的多标记学习算法

基于极限学习机(ELM)的多标记学习算法多使用ELM分类模式,忽略标记之间存在的相关性.为此,文中提出结合关联规则与回归核极限学习机的多标记学习算法(ML-ASRKELM).首先通过关联规则分析标记空间,提取标记之间的规则向量.然后通过提出的多标记回归核极限学习机(ML-RKELM)得出预测结果.若规则向量不为空,将规则向量与预测结果运算得出最终预测结果,否则最终结果即为ML-RKELM的预测结果.对比实验表明ML-ASRKELM与ML-RKELM性能较优,统计假设检验进一步说明文中算法的有效性.     

改进式混合增量极限学习机算法

针对增量型极限学习机(I-ELM) 中存在大量降低学习效率及准确性的冗余节点的问题, 提出一种基于Delta 检验(DT) 和混沌优化算法(COA) 的改进式增量型核极限学习算法. 利用COA的全局搜索能力对I-ELM 中的隐含层节点参数进行寻优, 结合DT 算法检验模型输出误差, 确定有效的隐含层节点数量, 从而降低网络复杂程度, 提高算法的学习效率; 加入核函数可增强网络的在线预测能力. 仿真结果表明, 所提出的DCI-ELMK 算法具有较好的预测精度和泛化能力, 网络结构更为紧凑.

     

Self-adaptive extreme learning machine

In order to overcome the disadvantage of the traditional algorithm for SLFN (single-hidden layer feedforward neural network), an improved algorithm for SLFN, called extreme learning machine (ELM), is proposed by Huang et al. However, ELM is sensitive to the neuron number in hidden layer and its selection is a difficult-to-solve problem. In this paper, a self-adaptive mechanism is introduced into the ELM. Herein, a new variant of ELM, called self-adaptive extreme learning machine (SaELM), is proposed. SaELM is a self-adaptive learning algorithm that can always select the best neuron number in hidden layer to form the neural networks. There is no need to adjust any parameters in the training process. In order to prove the performance of the SaELM, it is used to solve the Italian wine and iris classification problems. Through the comparisons between SaELM and the traditional back propagation, basic ELM and general regression neural network, the results have proven that SaELM has a faster learning speed and better generalization performance when solving the classification problem.     

基于PSO-ELM算法的红外目标模拟器校准数据拟合方法研究

提高红外目标模拟器校准数据的拟合精度,对于红外目标的辐射照度等辐射特性的测量有着重要意义;针对校准数据具有很强的非线性,传统的拟合算法精度不高的问题,引入一种基于粒子群算法优化的极限学习机算法（PSO-ELM）,以标准黑体辐射温度作为输入因子,以MCT探测器实际测量出的辐射照度作为输出因子,建立PSO-ELM模型,利用粒子群算法（PSO）对连接隐藏神经元和输入层的权值和隐藏神经元阈值进行优化,拟合出输入参数和输出参数之间的非线性关系;这两个参数的优化提高了极限学习机算法（ELM）的性能,该方法的主要优点是具有较强的容错性、较好的对复杂非线性数据处理性能和ELM算法参数设置上的优化机制;通过与GA-ELM模型、ELM模型进行对,验证了与传统数据拟合方法相比,基于PSO-ELM的方法拟合精度有了很大提高,为红外目标模拟器校准数据拟合提供了新的方法。     

基于改进KH算法优化ELM的目标威胁估计

为了提高目标威胁度估计的精确度,建立了反向学习磷虾群算法（OKH）优化极限学习机的目标威胁估计模型（OKH-ELM）,提出基于此模型的算法。该模型使用反向学习策略优化磷虾群算法,并通过改进后的磷虾群算法优化极限学习机初始输入权重和偏置,使优化后的极限学习机能够对威胁度测试样本集做更好的预测。实验结果显示,OKH算法能够更好地优化极限学习机的权值与阈值,使建立的极限学习机目标威胁估计模型具有更高的预测精度和更强的泛化能力,能够精准、有效地实现目标威胁估计。     

极限学习机在机场旅客吞吐量预测中的应用

极限学习机(ELM)是一种新型单馈层神经网络算法,在训练过程中只需要设置合适的隐藏层节点个数,随机赋值输入权值和隐藏层偏差,一次完成无需迭代.结合遗传算法在预测模型参数寻优方面的优势,找到极限学习机的最优参数取值,建立成都双流国际机场旅客吞吐量预测模型,通过对比支持向量机、BP神经网络,分析遗传-极限学习机算法在旅客吞吐量预测中的可行性和优势.仿真结果表明遗传-极限学习机算法不仅可行,并且与原始极限学习机算法相比,在预测精度和训练速度上具有比较明显的优势.