WOA-RBF多变量回归预测 优化宽度+中心值+连接权值 (多输入单输出)Matlab代码

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

  1. 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)。
  2. 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)。
  3. 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。
  4. 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)。
  5. 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

  • 编程语言:MATLAB

  • 必需文件:

    • 数据集.xlsx(输入数据文件)
  • 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。

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