Matlab 龙格库塔优化最小二乘支持向量机RUN-LSSVM回归预测

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🔥 内容介绍

在机器学习领域中,支持向量机(Support Vector Machine,SVM)是一种常用的监督学习方法,它在分类和回归问题中都取得了很好的效果。然而,传统的SVM算法在处理大规模数据时会面临一些挑战,例如计算复杂度高、内存消耗大等问题。为了解决这些问题,研究人员提出了一种基于最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)的回归预测方法。

LSSVM回归预测方法通过将回归问题转化为一个最小化目标函数的优化问题,通过求解这个优化问题得到回归模型。在LSSVM中,通过引入松弛变量和惩罚项来控制模型的复杂度和泛化能力。然而,传统的LSSVM算法在求解优化问题时也存在一些问题,例如对于大规模数据的处理效率较低。为了解决这个问题,我们可以通过引入龙格库塔算法对LSSVM进行优化。

龙格库塔算法是一种常用的数值求解微分方程的方法,它通过迭代逼近来求解方程的数值解。在LSSVM中,我们可以将龙格库塔算法应用于优化问题的求解过程中,通过迭代逼近来求解最优解。这种方法可以大大提高LSSVM算法的求解效率,尤其是在处理大规模数据时。

为了实现基于龙格库塔算法优化的LSSVM回归预测方法,我们可以使用RUN-lssvm工具包。RUN-lssvm是一个开源的Python工具包,提供了一系列实现LSSVM的函数和工具,包括数据预处理、模型训练和预测等功能。使用RUN-lssvm可以方便

openai stop response

📣 部分代码

function [model,Yt] = prelssvm(model,Xt,Yt)% Preprocessing of the LS-SVM%% These functions should only be called by trainlssvm or by% simlssvm. At first the preprocessing assigns a label to each in-% and output component (c for continuous, a for categorical or b% for binary variables). According to this label each dimension is rescaled:% %     * continuous: zero mean and unit variance%     * categorical: no preprocessing%     * binary: labels -1 and +1% % Full syntax (only using the object oriented interface):% % >> model   = prelssvm(model)% >> Xp = prelssvm(model, Xt)% >> [empty, Yp] = prelssvm(model, [], Yt)% >> [Xp, Yp] = prelssvm(model, Xt, Yt)% %       Outputs    %         model : Preprocessed object oriented representation of the LS-SVM model%         Xp    : Nt x d matrix with the preprocessed inputs of the test data%         Yp    : Nt x d matrix with the preprocessed outputs of the test data%       Inputs    %         model : Object oriented representation of the LS-SVM model%         Xt    : Nt x d matrix with the inputs of the test data to preprocess%         Yt    : Nt x d matrix with the outputs of the test data to preprocess% % % See also:%   postlssvm, trainlssvm% Copyright (c) 2011,  KULeuven-ESAT-SCD, License & help @ http://www.esat.kuleuven.be/sista/lssvmlabif model.preprocess(1)~='p', % no 'preprocessing  if nargin>=2, model = Xt;  end   returnend% % what to do% if model.preprocess(1)=='p',   eval('if model.prestatus(1)==''c'',model.prestatus=''unschemed'';end','model.prestatus=''unschemed'';');end  if nargin==1, % only model rescaling      %  % if UNSCHEMED, redefine a rescaling  %  if model.prestatus(1)=='u',% 'unschemed'    ffx =[];            for i=1:model.x_dim,      eval('ffx = [ffx model.pre_xscheme(i)];',...     'ffx = [ffx signal_type(model.xtrain(:,i),inf)];');    end    model.pre_xscheme = ffx;       ff = [];    for i=1:model.y_dim,      eval('ff = [ff model.pre_yscheme(i)];',...     'ff = [ff signal_type(model.ytrain(:,i),model.type)];');    end    model.pre_yscheme = ff;    model.prestatus='schemed';  end    %  % execute rescaling as defined if not yet CODED  %  if model.prestatus(1)=='s',% 'schemed'      model=premodel(model);     model.prestatus = 'ok';  end    %  % rescaling of the to simulate inputs  %elseif model.preprocess(1)=='p'  if model.prestatus(1)=='o',%'ok'     eval('Yt;','Yt=[];');    [model,Yt] = premodel(model,Xt,Yt);  else     warning('model rescaling inconsistent..redo ''model=prelssvm(model);''..');  endendfunction [type,ss] = signal_type(signal,type)%% determine the type of the signal,% binary classifier ('b'), categorical classifier ('a'), or continuous% signal ('c')%%ss = sort(signal);dif = sum(ss(2:end)~=ss(1:end-1))+1;% binaryif dif==2,  type = 'b';% categoricalelseif dif<sqrt(length(signal)) || type(1)== 'c',  type='a';% continuelse  type ='c';end  %% effective rescaling%function [model,Yt] = premodel(model,Xt,Yt)%%%if nargin==1,  for i=1:model.x_dim,    % CONTINUOUS VARIABLE:     if model.pre_xscheme(i)=='c',      model.pre_xmean(i)=mean(model.xtrain(:,i));      model.pre_xstd(i) = std(model.xtrain(:,i));      model.xtrain(:,i) = pre_zmuv(model.xtrain(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));      % CATEGORICAL VARIBALE:     elseif model.pre_xscheme(i)=='a',      model.pre_xmean(i)= 0;      model.pre_xstd(i) = 0;      model.xtrain(:,i) = pre_cat(model.xtrain(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));      % BINARY VARIBALE:     elseif model.pre_xscheme(i)=='b',            model.pre_xmean(i) = min(model.xtrain(:,i));      model.pre_xstd(i) = max(model.xtrain(:,i));      model.xtrain(:,i) = pre_bin(model.xtrain(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));    end    end    for i=1:model.y_dim,    % CONTINUOUS VARIABLE:     if model.pre_yscheme(i)=='c',      model.pre_ymean(i)=mean(model.ytrain(:,i),1);      model.pre_ystd(i) = std(model.ytrain(:,i),1);      model.ytrain(:,i) = pre_zmuv(model.ytrain(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));    % CATEGORICAL VARIBALE:     elseif model.pre_yscheme(i)=='a',            model.pre_ymean(i)=0;      model.pre_ystd(i) =0;      model.ytrain(:,i) = pre_cat(model.ytrain(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));    % BINARY VARIBALE:     elseif model.pre_yscheme(i)=='b',            model.pre_ymean(i) = min(model.ytrain(:,i));      model.pre_ystd(i) = max(model.ytrain(:,i));      model.ytrain(:,i) = pre_bin(model.ytrain(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));    end    endelse %if nargin>1, % testdata Xt,   if ~isempty(Xt),    if size(Xt,2)~=model.x_dim, warning('dimensions of Xt not compatible with dimensions of support vectors...');end    for i=1:model.x_dim,      % CONTINUOUS VARIABLE:       if model.pre_xscheme(i)=='c',  Xt(:,i) = pre_zmuv(Xt(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));      % CATEGORICAL VARIBALE:       elseif model.pre_xscheme(i)=='a',  Xt(:,i) = pre_cat(Xt(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));      % BINARY VARIBALE:       elseif model.pre_xscheme(i)=='b',        Xt(:,i) = pre_bin(Xt(:,i),model.pre_xmean(i),model.pre_xstd(i));      end      end  end    if nargin>2 & ~isempty(Yt),    if size(Yt,2)~=model.y_dim, warning('dimensions of Yt not compatible with dimensions of training output...');end    for i=1:model.y_dim,      % CONTINUOUS VARIABLE:       if model.pre_yscheme(i)=='c',  Yt(:,i) = pre_zmuv(Yt(:,i),model.pre_ymean(i), model.pre_ystd(i));      % CATEGORICAL VARIBALE:       elseif model.pre_yscheme(i)=='a',        Yt(:,i) = pre_cat(Yt(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));      % BINARY VARIBALE:       elseif model.pre_yscheme(i)=='b',        Yt(:,i) = pre_bin(Yt(:,i),model.pre_ymean(i),model.pre_ystd(i));      end    end  end    % assign output  model=Xt;endfunction X = pre_zmuv(X,mean,var)%% preprocessing a continuous signal; rescaling to zero mean and unit% variance % 'c'%X = (X-mean)./var;function X = pre_cat(X,mean,range)%% preprocessing a categorical signal;% 'a'%X=X;function X = pre_bin(X,min,max)%% preprocessing a binary signal;% 'b'%if ~sum(isnan(X)) >= 1 %--> OneVsOne encoding    n = (X==min);    p = not(n);    X=-1.*(n)+p;end

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 孙峰超.基于最小二乘支持向量机的非线性预测控制[D].中国石油大学[2023-09-28].DOI:10.7666/d.y1709445.

[2] 杨钊,路超凡,刘安黎.基于PSO-LSSVM算法的表面粗糙度预测模型与应用[J].机床与液压, 2021, 49(6):5.

[3] 刘云,易松.基于双参数最小二乘支持向量机(TPA-LSSVM)的风电时间序列预测模型的优化研究[J].北京化工大学学报:自然科学版, 2019, 46(2):6.DOI:CNKI:SUN:BJHY.0.2019-02-015.

[4] 殷樾.基于粒子群算法最小二乘支持向量机的日前光伏功率预测[J].分布式能源, 2021, 6(2):7.DOI:10.16513/j.2096-2185.DE.2106019.

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1 各类智能优化算法改进及应用

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2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络(CNN)、LSTM、支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、极限学习机(ELM)、核极限学习机(KELM)、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

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5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合







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