基于MATLAB的极限学习机ELM的数据回归预测方法应用

说明：这是一个机器学习实战项目（附带数据+代码+文档 ），如需数据+代码+文档 可以直接到文章最后关注获取或者私信获取。

1 . 项目背景

在当今的数据驱动时代，准确且高效的预测模型对于解决复杂问题至关重要。极限学习机（Extreme Learning Machine, ELM）作为一种新兴的单隐层前馈神经网络算法，因其快速的学习速度和良好的泛化性能而受到广泛关注。ELM不需要调整网络的输入权重和隐含层偏差，只需设置网络结构参数即可一次性确定输出权重，极大地简化了训练过程并减少了计算成本。本项目旨在探索基于MATLAB实现的ELM在数据回归预测中的应用潜力。通过利用ELM处理实际数据集，如环境监测、金融市场预测等领域，我们希望验证其在不同场景下的有效性与可靠性，并为相关领域的研究人员提供一种新的高效建模工具。此外，该项目还将探讨如何优化ELM的参数配置以进一步提升模型性能，从而推动ELM技术在更多实际问题中的广泛应用。

本项目实现了基于MATLAB的极限学习机ELM的数据回归预测方法应用。

2 . 数据获取

本次建模数据来源于网络(本项目撰写人整理而成)，数据项统计如下：

|------------|--------------|------------|
| 编号 | 变量名称 | 描述 |
| 1 | x1 | |
| 2 | x2 | |
| 3 | x3 | |
| 4 | x4 | |
| 5 | x5 | |
| 6 | x6 | |
| 7 | x7 | |
| 8 | x8 | |
| 9 | x9 | |
| 10 | x10 | |
| 11 | y | 因变量 |

数据详情如下(部分展示)：

3. 数据预处理

3.1 查看数据

使用head()方法查看前五行数据：

关键代码：

3.2 数据缺失查看与描述统计

使用summary()方法查看数据信息：

从上图可以看到，总共有11个变量，数据中无缺失值，共2000条数据。

关键代码：

4. 探索性数据分析

4 .1 因变量分布直方图

用histogram()方法绘制直方图：

4 .2 相关性分析

从上图中可以看到，数值越大相关性越强，正值是正相关、负值是负相关。

5. 特征工程

5. 1 建立特征数据和标签数据

关键代码如下：

5. 2 数据集拆分

按照80%训练集、20%测试集进行划分，关键代码如下：

6. 构建极限学习机ELM 回归模型

主要实现了基于MATLAB的极限学习机ELM的数据回归预测方法应用，用于目标回归。

6. 1 构建模型

|------------|--------------|------------|
| 编号 | 模型名称 | 参数 |
| 1 | ELM回归模型 | 0 |
| 2 | ELM回归模型 | 50 |
| 3 | ELM回归模型 | 'sig' |

7 . 模型评估

7.1评估指标及结果

评估指标主要均方根误差等等。

|--------------|--------------|-------------|
| 模型名称 | 指标名称 | 指标值 |
| ELM回归模型 | 训练时间 | 0.078 秒 |
| ELM回归模型 | 测试时间 | 0.000 秒 |
| ELM回归模型 | 训练RMSE | 31.70 |
| ELM回归模型 | 测试RMSE | 31.59 |

从上表可以看出，均方根误差为31.59，说明模型效果较好。