基于径向基函数神经网络的数据回归预测 RBF

一、作品详细简介

1.1 附件文件夹程序代码截图

全部完整源代码,请在个人首页置顶文章查看:

学行库小秘_CSDN博客​编辑https://blog.csdn.net/weixin_47760707?spm=1000.2115.3001.5343

1.2 各文件夹说明

1.2.1 main.m 主函数文件

以下是该MATLAB代码的详细实现步骤解析,该代码实现了一个基于RBF径向基函数神经网络的数据回归预测模型,模型按执行顺序分为核心模块:


1. 数据导入与预处理

  • 功能 :加载名为数据集 .xlsx的Excel文件
  • 数据结构:假设数据包含103行(样本)和8列(前7列为特征,第8列为目标值)

2. 训练集 / 测试集划分

关键操作

  • randperm(103):随机打乱样本顺序(避免有序数据影响)
  • 80/23分割:约77.7%训练集 + 22.3%测试集
  • 转置操作 ':将行样本转为列向量(符合神经网络输入格式)

3. 数据归一化

  • 归一化原理
    • 对每个特征独立归一化:X_{\\text{norm}} = \\frac{X - X_{\\min}}{X_{\\max} - X_{\\min}}
    • ps_input/ps_output:保存训练集的归一化参数(避免数据泄露)
  • 目的:消除量纲影响,提升神经网络训练稳定性

4. RBF 神经网络创建

  • 网络类型:精确径向基网络(Exact RBF)
  • 核心参数
    • rbf_spread:控制径向基函数的宽度(越大函数越平滑)
    • 隐含层神经元数 = 训练样本数(80个),无需手动设置
  • 特点:单次计算完成训练(无需迭代),零训练误差

5. 预测与反归一化

  • **sim()**函数:使用训练好的网络进行预测
  • 反归一化:将预测值转换回原始物理量纲

6. 性能评估

均方根误差 (RMSE)

  • 公式:\\text{RMSE} = \\sqrt{\\frac{1}{n}\\sum_{i=1}\^{n}(y_i - \\hat{y}_i)\^2}

决定系数 (R²)

  • 值域[0,1],越接近1说明拟合效果越好

平均绝对误差 (MAE)

  • 公式:\\text{MAE} = \\frac{1}{n}\\sum_{i=1}\^{n}\|y_i - \\hat{y}_i\|

平均偏差误差 (MBE)

  • 反映预测值系统性偏高/偏低(正值表示高估,负值表示低估)

7. 结果可视化

预测对比图

  • 红色***** :真实值,蓝色o:预测值
  • 标题包含RMSE值

散点拟合图

  • 数据点越接近黑色虚线,预测越准确

网络结构查看

  • 可视化展示RBF网络的输入层、径向基层、输出层结构

关键技术总结

  1. 数据分割:随机排列避免顺序偏差
  2. 归一化处理:使用训练集参数统一处理测试集
  3. RBF 网络特性
    • 隐含层神经元数=训练样本数
    • 扩展参数spread影响函数平滑度
    • 零训练误差设计(精确插值)
  4. 多维度评估:RMSE/R²/MAE/MBE全面衡量性能
  5. 可视化诊断:误差曲线+散点图直观判断拟合质量

注意事项 :RBF网络在训练集上必然达到零误差,需重点关注测试集性能(error2 , R2 等指标)以避免过拟合。扩展参数spread=100 可能需要根据实际数据调整优化。

2 main.m 主函数文件部分代码

1.2.2 数据集文件

数据集为Excel数据csv格式文件,可以方便地直接替换为自己的数据运行程序。原始数据文件包含7列特征列数据和1列输出标签列数据,一共包含103条样本数据,具体如图所示。

二、代码运行结果展示

该MATLAB代码实现了一个基于RBF神经网络的回归预测模型。

首先,代码导入Excel数据集,随机划分80个样本作为训练集、23个样本作为测试集,并对特征和目标值进行归一化处理;

其次,创建精确径向基网络(newrbe)进行训练和预测,将结果反归一化后恢复原始量纲;

最后,通过计算RMSE、R²、MAE和MBE多指标评估性能,并绘制预测对比曲线、散点拟合图及网络结构图进行可视化分析。

三、注意事项 :

1.程序运行软件推荐Matlab 2018B版本及以上;

2.所有程序都经过验证,保证程序可以运行。此外程序包含简要注释,便于理解。

3.如果不会运行,可以帮忙远程运行原始程序以及讲解和其它售后,该服务需另行付费。

  1. 代码包含详细的文件说明,以及对每个程序文件的功能注释,说明详细清楚。

5.Excel数据,可直接修改数据,替换数据后直接运行即可。