基于GA遗传优化的CNN-LSTM的时间序列回归预测matlab仿真

目录

1.算法运行效果图预览

2.算法运行软件版本

3.部分核心程序

4.算法理论概述

[4.1 遗传算法(GA)原理](#4.1 遗传算法(GA)原理)

[4.2 GA优化CNN-LSTM步骤](#4.2 GA优化CNN-LSTM步骤)

5.算法完整程序工程


1.算法运行效果图预览

2.算法运行软件版本

matlab2022a

3.部分核心程序

复制代码
..................................................................
figure
plot(Error2,'linewidth',2);
grid on
xlabel('迭代次数');
ylabel('遗传算法优化过程');
legend('Average fitness');

[V,I] = min(JJ);
X     = phen1(I,:);

LR             = X(1);
numHiddenUnits1 = floor(X(2))+1;% 定义隐藏层中LSTM单元的数量
numHiddenUnits2 = floor(X(3))+1;% 定义隐藏层中LSTM单元的数量
%CNN-GRU-ATT
layers = func_model2(Dim,numHiddenUnits1,numHiddenUnits2);

%训练
[Net,INFO] = trainNetwork(Nsp_train2, NTsp_train, layers, options);
IT  =[1:length(INFO.TrainingLoss)];
Accuracy=INFO.TrainingRMSE;

figure;
plot(IT(1:1:end),Accuracy(1:1:end));
xlabel('epoch');
ylabel('RMSE');
%数据预测
Dpre1 = predict(Net, Nsp_train2);
Dpre2 = predict(Net, Nsp_test2);

%归一化还原
T_sim1=Dpre1*Vmax2;
T_sim2=Dpre2*Vmax2;


%网络结构
analyzeNetwork(Net)


figure
subplot(211);
plot(1: Num1, Tat_train,'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
hold on
plot(1: Num1, T_sim1,'g',...
    'LineWidth',2,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);

legend('真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
grid on

subplot(212);
plot(1: Num1, Tat_train-T_sim1','-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
 
xlabel('预测样本')
ylabel('预测误差')
grid on
ylim([-50,50]);



figure
subplot(211);
plot(1: Num2, Tat_test,'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
hold on
plot(1: Num2, T_sim2,'g',...
    'LineWidth',2,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);
legend('真实值', '预测值')
xlabel('测试样本')
ylabel('测试结果')
grid on

subplot(212);
plot(1: Num2, Tat_test-T_sim2','-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
 
xlabel('预测样本')
ylabel('预测误差')
grid on
ylim([-50,50]);


save R2.mat Num2 Tat_test T_sim2 IT Accuracy Error2
140

4.算法理论概述

基于遗传算法(Genetic Algorithm, GA)优化的CNN-LSTM(卷积神经网络-长短时记忆网络)时间序列回归预测模型,是一种结合了进化计算与深度学习的先进预测方法,旨在提高对时间序列数据未来值预测的准确性和稳定性。这种方法通过GA优化CNN-LSTM模型的超参数,以实现对时间序列数据更高效的特征提取和模式学习。

4.1 遗传算法(GA)原理

遗传算法是一种模拟自然界中生物进化过程的全局优化算法,通过"选择"、"交叉"(杂交)和"变异"等操作,逐步优化个体群体,寻找问题的最优解。在CNN-LSTM模型优化中,GA的目标是找到一组最佳超参数(如学习率、网络结构参数等),使得模型的预测性能指标(如均方误差、R²分数等)最优。

4.2 GA优化CNN-LSTM步骤

CNN-LSTM模型结合了卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM),以高效处理时间序列数据的特征提取和序列建模。

GA优化CNN-LSTM步骤

  1. 初始化:随机生成一组超参数个体(染色体),构成初始种群。
  2. 评估:对每个个体(一组超参数),训练对应的CNN-LSTM模型,并在验证集上评估性能。
  3. 选择:基于评估性能,选择优秀个体(如采用轮盘赌选择、锦标赛选择等策略)。
  4. 交叉:对选中个体进行交叉操作,生成新的个体(如单点交叉、均匀交叉)。
  5. 变异:以一定概率对个体的某些基因(超参数)进行变异(如突变率改变)。
  6. 重复:回到步骤2,直到达到预设的代数或满足停止条件。

5.算法完整程序工程

OOOOO

OOO

O

相关推荐
英英_1 小时前
MATLAB中矩阵和数组的区别
机器学习·matlab·矩阵
passionSnail2 小时前
《用MATLAB玩转游戏开发》推箱子游戏的MATLAB趣味实现
开发语言·游戏·matlab
IT猿手11 小时前
基于强化学习 Q-learning 算法求解城市场景下无人机三维路径规划研究,提供完整MATLAB代码
神经网络·算法·matlab·人机交互·无人机·强化学习·无人机三维路径规划
码到成龚14 小时前
问题及解决01-面板无法随着窗口的放大而放大
matlab·appdesigner
XuX0314 小时前
手搓传染病模型(SEIARW)
数学建模·matlab·微分方程·传染病
沅_Yuan14 小时前
基于小波神经网络(WNN)的回归预测模型【MATLAB】
深度学习·神经网络·matlab·回归·小波神经网络·wnn
studyer_domi2 天前
Matlab 234-锂电池充放电仿真
开发语言·matlab
翱翔-蓝天2 天前
MATLAB 在医疗行业的应用
开发语言·matlab
hie988943 天前
matlab稳定求解高精度二维对流扩散方程
算法·机器学习·matlab
买了一束花3 天前
MATLAB导出和导入Excel文件表格数据并处理
人工智能·算法·matlab