基于LSTM-Adaboost的电力负荷预测的MATLAB程序

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主要内容:

LSTM-AdaBoost负荷预测模型先通过 AdaBoost集成算法串行训练多个基学习器并计算每个基学习 器的权重系数,接着将各个基学习器的预测结果进行线性组合,生成最终的预测结果。代码中的LSTM可以替换为任意的机器学习算法。

部分程序:

%% 数据归一化

inputn,inputps=mapminmax(input_train,0,1);

outputn,outputps=mapminmax(output_train);

inputn_test=mapminmax('apply',input_test,inputps);

%% 获取输入层节点、输出层节点个数

inputnum=size(input_train,1);

outputnum=size(output_train,1);

disp('/')

disp('LSTM神经网络结构...')

disp('输入层的节点数为:',num2str(inputnum))

disp('输出层的节点数为:',num2str(outputnum))

numFeatures = inputnum; %特征为一维

numResponses = outputnum; %输出也是一维

numHiddenUnits1 = 25; %创建LSTM回归网络,指定LSTM层的隐含单元个数。可调

layers = [ ...

sequenceInputLayer(numFeatures) %输入层

lstmLayer(numHiddenUnits1, 'OutputMode', 'sequence')

fullyConnectedLayer(numResponses) %为全连接层,是输出的维数。

regressionLayer]; %其计算回归问题的半均方误差模块 。即说明这不是在进行分类问题。

%指定训练选项,求解器设置为adam, 1000轮训练。

%梯度阈值设置为 1。指定初始学习率 0.01,在 125 轮训练后通过乘以因子 0.2 来降低学习率。

options = trainingOptions('adam', ...

'MaxEpochs',1000, ...

'GradientThreshold', 1, ...

'InitialLearnRate',0.01, ...

'LearnRateSchedule','piecewise', ...%每当经过一定数量的时期时,学习率就会乘以一个系数。

'LearnRateDropFactor', 0.01, ...

'LearnRateDropPeriod',600, ... %乘法之间的纪元数由" LearnRateDropPeriod"控制。可调

'Verbose',0, ... %如果将其设置为true,则有关训练进度的信息将被打印到命令窗口中。默认值为true。

'Plots','training-progress'); %构建曲线图 将'training-progress'替换为none

net0 = trainNetwork(inputn,outputn,layers,options);

an0 = predict(net0,inputn_test);

%预测结果反归一化与误差计算

test_simu0=mapminmax('reverse',an0,outputps); %把仿真得到的数据还原为原始的数量级

%误差指标

error0 = output_test - test_simu0;

mse0=mse(output_test,test_simu0)

%% 标准LSTM神经网络作图

figure

plot(output_test,'b-','markerfacecolor',0.5,0.5,0.9,'MarkerSize',6)

hold on

plot(test_simu0,'r--','MarkerSize',6)

title('mse误差:',num2str(mse0))

legend('真实y','预测的y')

xlabel('样本数')

ylabel('负荷值')

训练进度:

预测结果:

预测误差:

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