Matlab实现野马优化算法优化回声状态网络模型 (WHO-ESN)(附源码)

目录

1.内容介绍

2部分代码

3.实验结果

4.内容获取

1内容介绍

野马优化算法(Wild Horse Optimizer, WHO)是一种新型的群体智能优化算法,灵感来源于野马群的迁徙和社会行为。WHO通过模拟野马在寻找食物和水源过程中的探索与聚集行为,以及面对威胁时的逃避机制,来实现对优化问题的求解。该算法具备良好的全局搜索能力,能有效避免早熟收敛,同时具有较少的控制参数,易于实现。然而,WHO也可能在处理特定类型的优化问题时遇到收敛速度较慢的情况。

回声状态网络(Echo State Network, ESN)是一种高效的递归神经网络模型,特别擅长处理时间序列数据。ESN的特点在于其内部状态(储备池)无需训练,仅需调整输出层的权重,这极大地简化了模型的训练过程。ESN能够很好地捕捉数据的动态特性,但其性能很大程度上取决于超参数的选择,如储备池的大小、输入和反馈权重的比例等,不恰当的设置会影响模型的稳定性和准确性。

通过采用WHO优化ESN的超参数,可以充分利用WHO的高效搜索能力,为ESN提供一组最优或接近最优的超参数配置。这一方法不仅有助于提升ESN在时间序列预测、信号处理等任务上的表现,还拓宽了WHO在解决实际问题中的应用场景,例如环境监测、能源管理等领域。这种结合方式体现了群体智能算法与机器学习技术相结合的优势,为解决复杂优化问题提供了新的思路。

2部分代码

%% 清空环境变量

warning off % 关闭报警信息

close all % 关闭开启的图窗

clear % 清空变量

clc % 清空命令行

tic

load bwand

%% 导入数据

x=bwand;

r,s = size(x);

output=x(:,s);

input=x(:,1:s-1); %nox

%% 划分训练集和测试集

M = size(P_train, 2);

N = size(P_test, 2);

%% 数据归一化

p_train, ps_input = mapminmax(P_train, 0, 1);

p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);

t_train, ps_output = mapminmax(T_train, 0, 1);

t_test = mapminmax('apply', T_test, ps_output);

%% 获取最优参数

hidden = WBest_pos(1); % 储备池规模

lr = WBest_pos(2); % 学习率(更新速度)

reg = WBest_pos(3); % 正则化系数

%% 训练模型

net = esn_train(p_train, t_train, hidden, lr, Init, reg);

%% 预测

t_sim1 = esn_sim(net, p_train);

t_sim2 = esn_sim(net, p_test );

%% 数据反归一化

T_sim1 = mapminmax('reverse', t_sim1, ps_output);

T_sim2 = mapminmax('reverse', t_sim2, ps_output);

%% 均方根误差

error1 = sqrt(sum((T_sim1 - T_train).^2) ./ M);

error2 = sqrt(sum((T_sim2 - T_test ).^2) ./ N);

%% 绘图

%% 测试集结果

figure;

plotregression(T_test,T_sim2,'回归图');

figure;

ploterrhist(T_test-T_sim2,'误差直方图');

%% 预测集绘图

figure

plot(1:N,T_test,'r-*',1:N,T_sim2,'b-+','LineWidth',0.5)

legend('真实值','WHO-ESN预测值')

xlabel('预测样本')

ylabel('预测结果')

string={'测试集预测结果对比';'(R\^2 =' num2str(R2) ' RMSE= ' num2str(error2) ' MSE= ' num2str(mse2) ' RPD= ' num2str(RPD2) ')'};

title(string)

%% 测试集误差图

figure

ERROR3=T_test-T_sim2

plot(T_test-T_sim2,'b-*','LineWidth',0.5)

xlabel('测试集样本编号')

ylabel('预测误差')

title('测试集预测误差')

grid on;

legend('WHO-ESN预测输出误差')

3实验结果

4内容获取
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Matlab实现WHO-ESN野马优化算法优化回声状态网络模型源码介绍:

MATLAB完整源码和数据(MATLAB完整源码+数据)(excel数据可替换),

1.多种变量输入,单个变量输出;

2.MatlabR2018b及以上版本一键运行;

3.具有良好的编程习惯,程序均包含简要注释。

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