基于北方苍鹰优化算法优化径向基函数神经网络(NGO-RBF)的时间序列预测 NGO-RBF时间序列 优化参数为扩散速度,采用交叉验证防止过拟合 matlab代码 注:暂无Matlab版本要求 -- 推荐 2018B 版本及以上

在时间序列预测领域,寻找高效准确的模型一直是研究的热点。今天咱来唠唠基于北方苍鹰优化算法优化径向基函数神经网络(NGO - RBF)进行时间序列预测这一有趣的事儿。
为啥选NGO - RBF?
径向基函数神经网络(RBF)本身在处理非线性问题上就有不错的表现。但它的一些参数要是设置得不好,那预测效果可能就大打折扣。这时候北方苍鹰优化算法(NGO)就闪亮登场啦,它能够帮助优化RBF的参数,让模型性能更上一层楼。这里我们主要优化的参数是扩散速度,通过对这个参数的调优,能让RBF更好地适应不同的时间序列数据特点。

同时,为了防止模型出现过拟合的情况,我们采用交叉验证的方法。过拟合简单说就是模型在训练数据上表现超棒,但到了新的数据上就拉胯,而交叉验证能有效避免这种情况,让模型的泛化能力更强。
Matlab代码实现
下面咱看看具体的Matlab代码实现,这里推荐使用2018B版本及以上,能更好地支持一些函数和功能。
数据准备部分
matlab
% 假设我们已经有了时间序列数据,存储在一个向量中
timeSeriesData = load('yourTimeSeriesDataFile.mat');
% 这里的load函数用于从.mat文件中加载数据,根据实际情况修改文件名
% 将数据分为训练集和测试集,简单按比例划分
trainRatio = 0.8;
trainSize = floor(length(timeSeriesData) * trainRatio);
trainData = timeSeriesData(1:trainSize);
testData = timeSeriesData(trainSize + 1:end);
这段代码主要是加载时间序列数据,并将其按比例划分为训练集和测试集。load函数读取数据文件,floor函数用于取整,确定训练集的大小。
NGO优化RBF部分
matlab
% 定义RBF神经网络的参数
numHiddenNodes = 20; % 隐藏层节点数
spread = 1; % 初始扩散速度,这里先给个初始值,后续会优化
% 北方苍鹰优化算法相关参数设置
popSize = 30; % 种群大小
maxIter = 100; % 最大迭代次数
% 适应度函数,这里就是评估RBF神经网络预测性能的函数
function fitness = fitnessFunction(spread)
net = newrb(trainData', ones(1, trainSize), 0, 0.01, numHiddenNodes, spread);
% newrb函数创建一个RBF神经网络,这里根据训练数据和设定参数来构建
predicted = net(testData');
error = sum((testData - predicted).^2);
fitness = error;
end
% 运行北方苍鹰优化算法来优化扩散速度
[bestSpread, bestFitness] = NGO(popSize, maxIter, @fitnessFunction);
在这部分代码中,我们先定义了RBF神经网络的一些基本参数,比如隐藏层节点数和初始扩散速度。然后设置了北方苍鹰优化算法的种群大小和最大迭代次数。关键的fitnessFunction函数通过构建RBF神经网络,用测试数据评估预测误差,作为适应度值。最后通过调用NGO函数(这里假设已经实现了北方苍鹰优化算法)来优化扩散速度。
交叉验证部分
matlab
% 进行交叉验证,这里简单使用K折交叉验证,K取5
k = 5;
cvFolds = cvpartition(length(trainData), 'KFold', k);
for i = 1:k
trainIdx = cvFolds.training(i);
validIdx = cvFolds.test(i);
cvTrainData = trainData(trainIdx);
cvValidData = trainData(validIdx);
% 在交叉验证的训练集上重新优化RBF神经网络
cvNet = newrb(cvTrainData', ones(1, length(cvTrainData)), 0, 0.01, numHiddenNodes, bestSpread);
cvPredicted = cvNet(cvValidData');
cvError = sum((cvValidData - cvPredicted).^2);
fprintf('Fold %d Cross - Validation Error: %f\n', i, cvError);
end
这部分代码实现了简单的5折交叉验证。通过cvpartition函数将训练数据划分成不同的折,然后在每一折的训练集上重新构建并优化RBF神经网络,用验证集评估误差,这样能更全面地评估模型的性能,防止过拟合。

以上就是基于NGO - RBF进行时间序列预测的大致代码思路和实现。实际应用中,还需要根据具体的数据特点和需求对代码进行调整和完善。希望这篇博文能给大家在时间序列预测研究上带来一些启发。


