【CEEMDAN-CNN-LSTM】完备集合经验模态分解-卷积神经长短时记忆神经网络研究(Python代码实现)

简介: 【CEEMDAN-CNN-LSTM】完备集合经验模态分解-卷积神经长短时记忆神经网络研究(Python代码实现)

💥💥💞💞欢迎来到本博客❤️❤️💥💥


🏆博主优势:🌞🌞🌞博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。


⛳️座右铭:行百里者,半于九十。


📋📋📋本文目录如下:🎁🎁🎁


目录


💥1 概述


1.1 完备集合经验模态分解原理


1.2 鲸鱼优化


1.3 LSTM


📚2 运行结果


🎉3 参考文献


🌈4 Python代码实现


💥1 概述

参考文献:


d167f5f202b54cd197c25f7130254456.png


1.1 完备集合经验模态分解原理

早期的 EMD 方法具有较强的自适应性,能够有效地分解时间序列;但是,算法在运算过程中


容易出现模态混叠现象。EEMD 分解方法的思想是:在原始信号中加入白噪声[16],使极值点分布更均衡;最终分量在EMD 的基础上进行集成平均而得。但是,这种方法具有计算量大且重构时残留噪音大的缺陷。CEEMDAN 是 EEMD 的改进算法。该算法通过添加有限次数的自适应白噪声,解决了集合平均次数限制下的重构误差较大的问题。


1.2 鲸鱼优化

 在 CNN 层后连接 LSTM的深度学习模型结合了两种神经网络的优点,既有 CNN 强大的自主提取抽象信息的功能,又具有 LSTM神经网络的长期记忆功能。


 卷积神经网络(CNN)主要是由输入层、卷积层、激活函数、池化层和全连接层构成。


卷积层是 CNN 的 核 心 层,卷积层的参数是由可学习的滤波器 集 合 构 成,其 主 要 作 用 是 进 行 特 征 提 取,表 达式为:


9806e83e3461495ca6469f5486dd3c74.png


全连接层是对经过堆叠卷积、池化后的特征进行分类。全连接层是根据权重每个神经元反馈的比重不同,最后通过调整权重和网络得到分类的结果。


1.3 LSTM

长短时记忆( long-short term memory,LSTM) 神经网络是 Hochreiter 等提出的一种改进后的循环式神经网络,可有效解决循环式神经网络存在的梯度爆炸和阶段性梯度消失的问题。在传统


循环式神经网络基础上,在隐含层增设记忆模块,可使信息较长时间地储存和遗传,其结构如图 1


所示。


fdaa91c48a8c476793f80bc2cb793656.png


📚2 运行结果


8dfb2fdebbcb4d02b9ad4a781b0b16f2.png

56fbc32679df42fab8c3c3fb00693555.png

aacc6f58a7fa407b9077cfd21df97e4d.png


...... 
Epoch 87/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.2908e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 9.1420e-06 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 88/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.3659e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 2.2255e-06 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 89/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.1987e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 3.4974e-05 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 90/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.2746e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 9.6258e-05 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 91/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.2758e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 9.1996e-05 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 92/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.5623e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 1.8761e-05 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 93/100
19/19 [==============================] - 0s 6ms/step - loss: 1.4421e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 3.0035e-06 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 94/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.4949e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 2.6891e-04 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 95/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.2961e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 2.1525e-05 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 96/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.2142e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 3.6751e-05 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 97/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.3616e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 8.5641e-07 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 98/100
19/19 [==============================] - 0s 6ms/step - loss: 1.2854e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 1.4613e-04 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 99/100
19/19 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 1.4222e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 1.1871e-04 - val_accuracy: 0.0000e+00
Epoch 100/100
19/19 [==============================] - 0s 6ms/step - loss: 1.7137e-04 - accuracy: 5.3677e-04 - val_loss: 2.4105e-06 - val_accuracy: 0.0000e+00
65/65 [==============================] - 0s 1ms/step
16/16 [==============================] - 0s 1ms/step


🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。


[1]金子皓,向玲,李林春,胡爱军.基于完备集合经验模态分解的SE-BiGRU超短期风速预测[J].电力科学与工程,2023,39(01):9-16.


[2]蒋富康,陆金桂,刘明昊,丰宇.基于CEEMDAN和CNN-LSTM的滚动轴承故障诊断[J].电子测量技术,2023,46(05):72-77.DOI:10.19651/j.cnki.emt.2210775.


🌈4 Python代码实现


相关文章
|
15天前
|
数据可视化 Python
以下是一些常用的图表类型及其Python代码示例,使用Matplotlib和Seaborn库。
通过这些思维导图和分析说明表,您可以更直观地理解和选择适合的数据可视化图表类型,帮助更有效地展示和分析数据。
57 8
|
20天前
|
Python
探索Python中的装饰器:简化代码,增强功能
在Python的世界里,装饰器就像是给函数穿上了一件神奇的外套,让它们拥有了超能力。本文将通过浅显易懂的语言和生动的比喻,带你了解装饰器的基本概念、使用方法以及它们如何让你的代码变得更加简洁高效。让我们一起揭开装饰器的神秘面纱,看看它是如何在不改变函数核心逻辑的情况下,为函数增添新功能的吧!
|
7月前
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 数据可视化
数据代码分享|PYTHON用NLP自然语言处理LSTM神经网络TWITTER推特灾难文本数据、词云可视化
数据代码分享|PYTHON用NLP自然语言处理LSTM神经网络TWITTER推特灾难文本数据、词云可视化
|
4月前
|
机器学习/深度学习 API 异构计算
7.1.3.2、使用飞桨实现基于LSTM的情感分析模型的网络定义
该文章详细介绍了如何使用飞桨框架实现基于LSTM的情感分析模型,包括网络定义、模型训练、评估和预测的完整流程,并提供了相应的代码实现。
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于贝叶斯优化CNN-LSTM网络的数据分类识别算法matlab仿真
本项目展示了基于贝叶斯优化(BO)的CNN-LSTM网络在数据分类中的应用。通过MATLAB 2022a实现,优化前后效果对比明显。核心代码附带中文注释和操作视频,涵盖BO、CNN、LSTM理论,特别是BO优化CNN-LSTM网络的batchsize和学习率,显著提升模型性能。
|
4月前
|
机器学习/深度学习
【机器学习】面试题:LSTM长短期记忆网络的理解?LSTM是怎么解决梯度消失的问题的?还有哪些其它的解决梯度消失或梯度爆炸的方法?
长短时记忆网络(LSTM)的基本概念、解决梯度消失问题的机制,以及介绍了包括梯度裁剪、改变激活函数、残差结构和Batch Normalization在内的其他方法来解决梯度消失或梯度爆炸问题。
193 2
|
6月前
|
机器学习/深度学习 PyTorch 算法框架/工具
RNN、LSTM、GRU神经网络构建人名分类器(三)
这个文本描述了一个使用RNN(循环神经网络)、LSTM(长短期记忆网络)和GRU(门控循环单元)构建的人名分类器的案例。案例的主要目的是通过输入一个人名来预测它最可能属于哪个国家。这个任务在国际化的公司中很重要,因为可以自动为用户注册时提供相应的国家或地区选项。
|
6月前
|
机器学习/深度学习 数据采集
RNN、LSTM、GRU神经网络构建人名分类器(一)
这个文本描述了一个使用RNN(循环神经网络)、LSTM(长短期记忆网络)和GRU(门控循环单元)构建的人名分类器的案例。案例的主要目的是通过输入一个人名来预测它最可能属于哪个国家。这个任务在国际化的公司中很重要,因为可以自动为用户注册时提供相应的国家或地区选项。
|
6月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据可视化
m基于PSO-LSTM粒子群优化长短记忆网络的电力负荷数据预测算法matlab仿真
在MATLAB 2022a中,应用PSO优化的LSTM模型提升了电力负荷预测效果。优化前预测波动大,优化后预测更稳定。PSO借鉴群体智能,寻找LSTM超参数(如学习率、隐藏层大小)的最优组合,以最小化误差。LSTM通过门控机制处理序列数据。代码显示了模型训练、预测及误差可视化过程。经过优化,模型性能得到改善。
116 6
|
6月前
|
机器学习/深度学习 存储 自然语言处理
RNN与LSTM:循环神经网络的深入理解
【6月更文挑战第14天】本文深入探讨RNN和LSTM,两种关键的深度学习模型在处理序列数据时的作用。RNN利用记忆单元捕捉时间依赖性,但面临梯度消失和爆炸问题。为解决此问题,LSTM引入门控机制,有效捕获长期依赖,适用于长序列处理。RNN与LSTM相互关联,LSTM可视为RNN的优化版本。两者在NLP、语音识别等领域有广泛影响,未来潜力无限。