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Matlab神经网络预测与分类（仿真科研站版）
⛄一、豪猪算法优化长短时记忆神经网络CPO-LSTM电力负荷预测（含前后对比）简介
1 豪猪算法
凤头豪猪优化器(Crested Porcupine Optimizer，CPO)。该成果于2024年1月发表在中科院1区SCI top期刊Knowledge-Based Systems（IF = 8.8）上。
1.1 简介
受到凤头豪猪（CP）各种防御行为的启发，用于精确优化各种优化问题，特别是那些具有大规模攻击的问题。从最不具攻击性到最具攻击性，冠豪猪使用四种不同的保护机制：视觉、声音、气味和物理攻击。第一和第二种防御技术（视觉和声音）反映了CPO的探索行为，而第三和第四种防御策略（气味和物理攻击）反映了CPO的剥削行为。所提出的算法提出了一种称为循环种群减少技术的新策略，以模拟并非所有CP都激活其防御机制，而只激活那些受到威胁的介词。该策略促进了收敛速度和种群多样性。
1.2 数学建模
1.2.1 种群初始化
常规的随机初始化种群
1.2.2循环种群减少技术（CPR）
除了加快收敛速度外，还可以保持种群多样性。这种策略模拟了这样一种想法，即并非所有CP都激活防御机制，而是只有那些受到威胁的CP才激活防御机制。因此，在该策略中，在优化过程中从种群中获得一些CP，以加快收敛速度，并将它们重新引入种群中，从而提高多样性，避免陷入局部极小值；该循环基于循环变量T，以确定优化过程中执行数学模型。
1）第一防御策略
当CP意识到捕食者时，它开始举起并扇动羽毛笔，给人一种更深的印象。因此，捕食者有两种选择，要么向它移动，要么远离它。使用正态分布来生成随机值，以数学方式模拟这些选项。如果这些随机值小于1或大于−1，则鼓励向CP靠近。否则，捕食者将远离CP。
2）第二防御策略
在这种策略中，CP使用声音方法制造噪音并威胁捕食者。当捕食者靠近豪猪时，豪猪的声音会变得更大。
3）第三防御策略
在这种策略中，CP会分泌恶臭，并在其周围区域传播，以防止捕食者靠近它。
4)第四防御策略
最后一种策略是物理攻击。当捕食者离它很近并用短而厚的羽毛攻击它时，CP会采取物理攻击。在物理攻击过程中，两个物体强烈融合，代表一维的非弹性碰撞。
2 豪猪算法优化长短时记忆神经网络CPO-LSTM电力负荷预测原理
豪猪（Hedgehog）算法是一种强化学习中的优化方法，而长短时记忆网络（LSTM）是一种用于处理序列数据的深度学习模型，特别适合于时间序列预测任务。CPO-LSTM（Controlled Perturbation Optimization for LSTM）将这两种技术结合起来优化电力负荷预测，其原理可以分为以下几个步骤：
（1）LSTM基础： LSTMs通过门控机制（输入门、遗忘门和输出门）来处理电负荷时间序列，捕捉长期依赖性。它们能够存储历史信息并有效地预测未来的电力需求。
（2）强化学习（RL）： 在CPO-LSTM中，预测模型被看作是一个代理，它需要根据环境（即历史负荷数据）采取行动（预测下一个时间步的负荷）。这可以通过Q-learning或 actor-critic 策略来实现。
（3）豪猪算法（CPO）： CPO是一种优化算法，它在探索新策略的同时保证了性能的稳定性。它通过控制扰动（perturbations）来生成新的可能的动作，然后选择那些既增加了预期回报又保持了政策的连续性的策略。
（4）优化过程： 在每一步，CPO会选择一个在当前状态下最有可能提高性能的微小改动，这个改动会更新LSTM模型的权重，使得模型对负荷预测更精准。同时，CPO还会确保新的策略与旧策略之间存在一定的相似性，避免训练过程中的不稳定。
（5）循环更新： CPO-LSTM模型在每个训练周期中迭代这个过程，逐步优化预测性能，直到达到预设的收敛条件。
⛄二、部分源代码
clc;clear;close all;format compact
%%
load u789
n=10;
[x,y]=data_process(data,n);%前n个时刻 预测下一个时刻
method=@mapminmax;%归一化
% method=@mapstd;%标准化
[xs,mappingx]=method(x’);x=xs’;
[ys,mappingy]=method(y’);y=ys’;
%划分数据
n=size(x,1);
m=round(n*0.7);%前70%训练 后30%测试
XTrain=x(1:m,:)‘;
XTest=x(m+1:end,:)’;
YTrain=y(1:m,:)‘;
YTest=y(m+1:end,:)’;
%% 采用CPO优化
pop=5; % 种群数
M=20; % 最大迭代次数
dim=4;%一共有4个参数需要优化
lb=[1 1 1 0.001];%分别对两个lstm隐含层节点 训练次数与学习率寻优
ub=[100 100 50 0.01];%这个分别代表4个参数的上下界，比如第一个参数的范围就是1-100
fboj=@(x)fitness(x,XTrain,YTrain,XTest,YTest);
⛄三、运行结果
⛄四、matlab版本及参考文献
** 1 matlab版本** 2014a
** 2 参考文献**
[1]张梦琦.基于注意力机制的多变量时间卷积网络股指预测[D].华中师范大学[2024-02-17].
** 3 备注**简介此部分摘自互联网，仅供参考，若侵权，联系删除
🍅 仿真咨询
1 各类智能优化算法改进及应用
1.1 PID优化
1.2 VMD优化
1.3 配电网重构
1.4 三维装箱
1.5 微电网优化
1.6 优化布局
1.7 优化参数
1.8 优化成本
1.9 优化充电
1.10 优化调度
1.11 优化电价
1.12 优化发车
1.13 优化分配
1.14 优化覆盖
1.15 优化控制
1.16 优化库存
1.17 优化路由
1.18 优化设计
1.19 优化位置
1.20 优化吸波
1.21 优化选址
1.22 优化运行
1.23 优化指派
1.24 优化组合
1.25 车间调度
1.26 生产调度
1.27 经济调度
1.28 装配线调度
1.29 水库调度
1.30 货位优化
1.31 公交排班优化
1.32 集装箱船配载优化
1.33 水泵组合优化
1.34 医疗资源分配优化
1.35 可视域基站和无人机选址优化
2 机器学习和深度学习分类与预测
2.1 机器学习和深度学习分类
2.1.1 BiLSTM双向长短时记忆神经网络分类
2.1.2 BP神经网络分类
2.1.3 CNN卷积神经网络分类
2.1.4 DBN深度置信网络分类
2.1.5 DELM深度学习极限学习机分类
2.1.6 ELMAN递归神经网络分类
2.1.7 ELM极限学习机分类
2.1.8 GRNN广义回归神经网络分类
2.1.9 GRU门控循环单元分类
2.1.10 KELM混合核极限学习机分类
2.1.11 KNN分类
2.1.12 LSSVM最小二乘法支持向量机分类
2.1.13 LSTM长短时记忆网络分类
2.1.14 MLP全连接神经网络分类
2.1.15 PNN概率神经网络分类
2.1.16 RELM鲁棒极限学习机分类
2.1.17 RF随机森林分类
2.1.18 SCN随机配置网络模型分类
2.1.19 SVM支持向量机分类
2.1.20 XGBOOST分类
2.2 机器学习和深度学习预测
2.2.1 ANFIS自适应模糊神经网络预测
2.2.2 ANN人工神经网络预测
2.2.3 ARMA自回归滑动平均模型预测
2.2.4 BF粒子滤波预测
2.2.5 BiLSTM双向长短时记忆神经网络预测
2.2.6 BLS宽度学习神经网络预测
2.2.7 BP神经网络预测
2.2.8 CNN卷积神经网络预测
2.2.9 DBN深度置信网络预测
2.2.10 DELM深度学习极限学习机预测
2.2.11 DKELM回归预测
2.2.12 ELMAN递归神经网络预测
2.2.13 ELM极限学习机预测
2.2.14 ESN回声状态网络预测
2.2.15 FNN前馈神经网络预测
2.2.16 GMDN预测
2.2.17 GMM高斯混合模型预测
2.2.18 GRNN广义回归神经网络预测
2.2.19 GRU门控循环单元预测
2.2.20 KELM混合核极限学习机预测
2.2.21 LMS最小均方算法预测
2.2.22 LSSVM最小二乘法支持向量机预测
2.2.23 LSTM长短时记忆网络预测
2.2.24 RBF径向基函数神经网络预测
2.2.25 RELM鲁棒极限学习机预测
2.2.26 RF随机森林预测
2.2.27 RNN循环神经网络预测
2.2.28 RVM相关向量机预测
2.2.29 SVM支持向量机预测
2.2.30 TCN时间卷积神经网络预测
2.2.31 XGBoost回归预测
2.2.32 模糊预测
2.2.33 奇异谱分析方法SSA时间序列预测
2.3 机器学习和深度学习实际应用预测
CPI指数预测、PM2.5浓度预测、SOC预测、财务预警预测、产量预测、车位预测、虫情预测、带钢厚度预测、电池健康状态预测、电力负荷预测、房价预测、腐蚀率预测、故障诊断预测、光伏功率预测、轨迹预测、航空发动机寿命预测、汇率预测、混凝土强度预测、加热炉炉温预测、价格预测、交通流预测、居民消费指数预测、空气质量预测、粮食温度预测、气温预测、清水值预测、失业率预测、用电量预测、运输量预测、制造业采购经理指数预测
3 图像处理方面
3.1 图像边缘检测
3.2 图像处理
3.3 图像分割
3.4 图像分类
3.5 图像跟踪
3.6 图像加密解密
3.7 图像检索
3.8 图像配准
3.9 图像拼接
3.10 图像评价
3.11 图像去噪
3.12 图像融合
3.13 图像识别
3.13.1 表盘识别
3.13.2 车道线识别
3.13.3 车辆计数
3.13.4 车辆识别
3.13.5 车牌识别
3.13.6 车位识别
3.13.7 尺寸检测
3.13.8 答题卡识别
3.13.9 电器识别
3.13.10 跌倒检测
3.13.11 动物识别
3.13.12 二维码识别
3.13.13 发票识别
3.13.14 服装识别
3.13.15 汉字识别
3.13.16 红绿灯识别
3.13.17 虹膜识别
3.13.18 火灾检测
3.13.19 疾病分类
3.13.20 交通标志识别
3.13.21 卡号识别
3.13.22 口罩识别
3.13.23 裂缝识别
3.13.24 目标跟踪
3.13.25 疲劳检测
3.13.26 旗帜识别
3.13.27 青草识别
3.13.28 人脸识别
3.13.29 人民币识别
3.13.30 身份证识别
3.13.31 手势识别
3.13.32 数字字母识别
3.13.33 手掌识别
3.13.34 树叶识别
3.13.35 水果识别
3.13.36 条形码识别
3.13.37 温度检测
3.13.38 瑕疵检测
3.13.39 芯片检测
3.13.40 行为识别
3.13.41 验证码识别
3.13.42 药材识别
3.13.43 硬币识别
3.13.44 邮政编码识别
3.13.45 纸牌识别
3.13.46 指纹识别
3.14 图像修复
3.15 图像压缩
3.16 图像隐写
3.17 图像增强
3.18 图像重建
4 路径规划方面
4.1 旅行商问题（TSP）
4.1.1 单旅行商问题（TSP）
4.1.2 多旅行商问题（MTSP）
4.2 车辆路径问题（VRP）
4.2.1 车辆路径问题（VRP）
4.2.2 带容量的车辆路径问题（CVRP）
4.2.3 带容量+时间窗+距离车辆路径问题（DCTWVRP）
4.2.4 带容量+距离车辆路径问题（DCVRP）
4.2.5 带距离的车辆路径问题（DVRP）
4.2.6 带充电站+时间窗车辆路径问题（ETWVRP）
4.2.3 带多种容量的车辆路径问题（MCVRP）
4.2.4 带距离的多车辆路径问题（MDVRP）
4.2.5 同时取送货的车辆路径问题（SDVRP）
4.2.6 带时间窗+容量的车辆路径问题（TWCVRP）
4.2.6 带时间窗的车辆路径问题（TWVRP）
4.3 多式联运运输问题
4.4 机器人路径规划
4.4.1 避障路径规划
4.4.2 迷宫路径规划
4.4.3 栅格地图路径规划
4.5 配送路径规划
4.5.1 冷链配送路径规划
4.5.2 外卖配送路径规划
4.5.3 口罩配送路径规划
4.5.4 药品配送路径规划
4.5.5 含充电站配送路径规划
4.5.6 连锁超市配送路径规划
4.5.7 车辆协同无人机配送路径规划
4.6 无人机路径规划
4.6.1 飞行器仿真
4.6.2 无人机飞行作业
4.6.3 无人机轨迹跟踪
4.6.4 无人机集群仿真
4.6.5 无人机三维路径规划
4.6.6 无人机编队
4.6.7 无人机协同任务
4.6.8 无人机任务分配
5 语音处理
5.1 语音情感识别
5.2 声源定位
5.3 特征提取
5.4 语音编码
5.5 语音处理
5.6 语音分离
5.7 语音分析
5.8 语音合成
5.9 语音加密
5.10 语音去噪
5.11 语音识别
5.12 语音压缩
5.13 语音隐藏
6 元胞自动机方面
6.1 元胞自动机病毒仿真
6.2 元胞自动机城市规划
6.3 元胞自动机交通流
6.4 元胞自动机气体
6.5 元胞自动机人员疏散
6.6 元胞自动机森林火灾
6.7 元胞自动机生命游戏
7 信号处理方面
7.1 故障信号诊断分析
7.1.1 齿轮损伤识别
7.1.2 异步电机转子断条故障诊断
7.1.3 滚动体内外圈故障诊断分析
7.1.4 电机故障诊断分析
7.1.5 轴承故障诊断分析
7.1.6 齿轮箱故障诊断分析
7.1.7 三相逆变器故障诊断分析
7.1.8 柴油机故障诊断
7.2 雷达通信
7.2.1 FMCW仿真
7.2.2 GPS抗干扰
7.2.3 雷达LFM
7.2.4 雷达MIMO
7.2.5 雷达测角
7.2.6 雷达成像
7.2.7 雷达定位
7.2.8 雷达回波
7.2.9 雷达检测
7.2.10 雷达数字信号处理
7.2.11 雷达通信
7.2.12 雷达相控阵
7.2.13 雷达信号分析
7.2.14 雷达预警
7.2.15 雷达脉冲压缩
7.2.16 天线方向图
7.2.17 雷达杂波仿真
7.3 生物电信号
7.3.1 肌电信号EMG
7.3.2 脑电信号EEG
7.3.3 心电信号ECG
7.3.4 心脏仿真
7.4 通信系统
7.4.1 DOA估计
7.4.2 LEACH协议
7.4.3 编码译码
7.4.4 变分模态分解
7.4.5 超宽带仿真
7.4.6 多径衰落仿真
7.4.7 蜂窝网络
7.4.8 管道泄漏
7.4.9 经验模态分解
7.4.10 滤波器设计
7.4.11 模拟信号传输
7.4.12 模拟信号调制
7.4.13 数字基带信号
7.4.14 数字信道
7.4.15 数字信号处理
7.4.16 数字信号传输
7.4.17 数字信号去噪
7.4.18 水声通信
7.4.19 通信仿真
7.4.20 无线传输
7.4.21 误码率仿真
7.4.22 现代通信
7.4.23 信道估计
7.4.24 信号检测
7.4.25 信号融合
7.4.26 信号识别
7.4.27 压缩感知
7.4.28 噪声仿真
7.4.29 噪声干扰
7.5 无人机通信
7.6 无线传感器定位及布局方面
7.6.1 WSN定位
7.6.2 高度预估
7.6.3 滤波跟踪
7.6.4 目标定位
7.6.4.1 Dv-Hop定位
7.6.4.2 RSSI定位
7.6.4.3 智能算法优化定位
7.6.5 组合导航
8 电力系统方面
微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置