SSA-SVMD麻雀算法优化逐次变分模态分解(15种不同的适应度)MATLAB代码



代码主要功能

该代码是SSA-SVMD麻雀算法优化逐次变分模态分解(15种不同的适应度)MATLAB代码,主要用于自适应信号分解和特征提取

算法步骤

  1. 数据准备:导入一维时序数据
  2. 参数初始化:设置优化算法参数和SVMD分解参数
  3. 目标函数定义:选择15种不同的适应度评价准则
  4. 参数优化:使用SSA算法寻找最优的maxAlpha参数
  5. 信号分解:用最优参数执行SVMD分解
  6. 结果保存与可视化:保存分解结果并绘制图形

技术路线

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原始信号 → SSA参数优化 → SVMD分解 → IMF分量 → 结果分析
     ↓
 多种熵准则评价分解质量

公式原理

SVMD原理

SVMD(Successive Variational Mode Decomposition)基于变分模态分解,通过迭代求解以下优化问题:

m i n ∑ ∣ ∣ ∂ t [ ( δ ( t ) + j / π t ) ∗ u k ( t ) ] e ( − j ω k t ) ∣ ∣ 2 min{∑||∂t[(δ(t)+j/πt)*uk(t)]e^(-jωkt)||²} min∑∣∣∂t[(δ(t)+j/πt)∗uk(t)]e(−jωkt)∣∣2

s . t . ∑ u k = f ( t ) s.t. ∑uk = f(t) s.t.∑uk=f(t)

其中maxAlpha为惩罚参数,控制模态分量的带宽。

SSA算法

麻雀搜索算法模拟麻雀种群的觅食行为,包含发现者、跟随者和警戒者三种角色,通过位置更新公式寻找最优解。

参数设定

优化参数

  • Max_iter=10:迭代次数
  • sizepop=20:种群规模
  • lb=500, ub=3000:maxAlpha参数范围

SVMD参数

  • tau=0:对偶上升时间步长
  • tol=1e-6:收敛容差
  • stopc=4:停止准则类型

适应度函数(15种)

  1. 包络熵最小
  2. 信息熵最小
  3. 排列熵最小
  4. 样本熵最小
  5. 能量熵最小
  6. 能量差最小
  7. 峭度最小
  8. 平均包络谱最小
  9. 模糊熵最小
  10. 包络峭度因子最小
  11. 包络谱峰值因子最小
  12. 最大互信息系数
  13. 皮尔逊相关系数
  14. 残差指数最小
  15. 互信息熵最小

运行环境

  • 软件:MATLAB2020
  • 数据格式:支持txt、csv、mat、dat、xlsx等格式的一维序列数据

应用场景

  1. 机械故障诊断:轴承、齿轮箱振动信号分析
  2. 生物医学信号处理:EEG、ECG信号分解
  3. 金融时间序列分析:股价波动模式提取
  4. 语音信号处理:语音特征提取
  5. 地震信号分析:地震波模态分解
  6. 电力系统监测:电力负荷信号分析

该代码通过自适应参数优化,能够有效提高信号分解的精度和实用性,特别适用于非平稳、非线性信号的时频分析。

完整代码私信回复SSA-SVMD麻雀算法优化逐次变分模态分解(15种不同的适应度)MATLAB代码

matlab 复制代码
%% 该脚本用于优化 SVMD 参数(运行时间与算法参数设置,电脑硬件有关)
clc
clear 
close all

%% 导入数据(根据你数据的格式,txt,csv,mat,dat,xlsx等,选择对应的导入方式)
load test_data.mat % 导入示例数据,mat格式,一维序列

signal = data;
%% 设定优化算法参数
Max_iter=10;  % 迭代次数(自行修改)
sizepop=20; % 种群规模(注意:DBO的sizepop须大>=20,其他算法无限制)
% 种群规模越大,运行时间越长,自行选择合理的sizepop
% 参数变量范围(SVMD只有一个参数:maxAlpha) 500≤maxAlpha≤3000;
lb=500;% 变量下限 (自行修改)
ub=3000;% 变量上限(自行修改)
dim = length(lb);% 优化参数个数为1,为SVMD的 maxAlpha
%% 设定SVMD 的参数
tau=0; %time-step of the dual ascent(默认值)
tol=1e-6; %tolerance of convergence criterion;(默认值)
stopc=4; %the type of stopping criteria(默认值)
%% 定义优化函数
%-----------------------------------------------------------------------------
%                                  利用 criterion 选择适应度函数
%-----------------------------------------------------------------------------
criterion = 1; 
% criterion=1,选择使用 包络熵最小
% criterion=2,选择使用 信息熵最小
% criterion=3,选择使用 排列熵最小
% criterion=4,选择使用 样本熵最小
% criterion=5,选择使用 能量熵最小
% criterion=6,选择使用 能量差最小
% criterion=7,选择使用 峭度最小
% criterion=8,选择使用 平均包络谱最小
% criterion=9,选择使用 模糊熵最小
% criterion=10,选择使用 包络峭度因子最小
% criterion=11,选择使用 包络谱峰值因子最小
% criterion=12,选择使用 最大互信息系数
% criterion=13,选择使用 皮尔逊相关系数
% criterion=14,选择使用 残差指数最小
% criterion=15,选择使用 互信息熵最小
%-----------------------------------------------------------------------------
%-----------------------------------------------------------------------------
fobj=@(x) objfun(x,signal,lb,ub,criterion); %目标函数
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