这是一个基于鲸鱼优化算法(WOA)优化径向基函数(RBF)神经网络的回归预测模型代码。
一、主要功能
- 模型构建:使用RBF神经网络进行回归预测。
- 参数优化:利用鲸鱼优化算法(WOA)优化RBF网络的中心向量、宽度参数和权重参数。
- 预测评估:在训练集和测试集上进行预测,并计算多种性能指标(如RMSE、R²、MAE、MAPE等)。
- 可视化分析:生成多张图表,包括适应度曲线、回归图、误差分布图、预测对比图等,便于模型性能分析。
二、算法步骤
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数据准备:
- 导入数据集(Excel格式)。
- 随机打乱数据,划分训练集(70%)和测试集(30%)。
- 对输入和输出数据进行归一化处理(0-1范围)。
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模型参数初始化:
- 设置WOA参数(种群大小、迭代次数、边界等)。
- 定义RBF网络结构(输入层、隐藏层、输出层节点数)。
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优化训练:
- 使用WOA优化RBF网络的参数(中心C、宽度delta、权重w),最小化均方误差(MSE)。
- 绘制适应度曲线,展示优化过程。
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预测与评估:
- 使用优化后的RBF网络对训练集和测试集进行预测。
- 反归一化预测结果。
- 计算并展示多种性能指标(RMSE、R²、MAE、MAPE、MBE、RPD等)。
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可视化输出:
- 生成回归图、误差直方图、预测对比图、误差曲线图、相对误差图、线性拟合图等。
- 输出综合评估表格和命令行报告。
三、参数设定
| 参数 | 说明 | 示例值 |
|---|---|---|
pop |
鲸鱼种群规模 | 800 |
Maxgen |
最大迭代次数 | 700 |
hiddennum |
RBF隐藏层节点数 | 5 |
inputnum |
输入节点数(自动计算) | 根据数据集特征维度 |
outdim |
输出节点数 | 1 |
lb, ub |
参数搜索下界和上界 | -5 ~ 5 |
num_size |
训练集比例 | 0.7 |
四、运行环境
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编程语言:MATLAB
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必需文件:
数据集.xlsx(输入数据文件)
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运行流程 :运行
main.m即可自动执行所有步骤。
五、应用场景
该模型适用于回归预测任务,例如:
- 时间序列预测:如股票价格、电力负荷、风速预测等。
- 工程建模:如材料性能预测、能耗估计、工艺优化等。
- 环境科学:如气温、降水量、污染物浓度预测。
- 农业领域:如作物产量预测、土壤参数估计。
- 医疗健康:如疾病风险预测、生理指标分析。
总结
该代码实现了一个基于WOA优化的RBF神经网络回归模型 ,具有较强的非线性拟合能力 和全局优化能力,适用于中小规模回归预测问题。代码结构清晰,包含完整的数据预处理、模型训练、评估和可视化流程,可直接用于实际预测任务或作为算法对比基准。
