代码原理及流程
1. ELM简单介绍
关键步骤包括:
(1) 随机生成隐藏层参数,如权重和偏置。
(2) 计算隐藏层输出。
(3) 线性求解输出层权重,使得输出误差最小。
2. ELM的不足
虽然ELM具有快速训练优势,但其准确性和稳定性对隐藏层的参数十分敏感:
(1) 随机初始化的局限性:性能不稳定,容易陷入局部最优。
(2) 参数选择不当:导致泛化能力不足。
3. 多种智能优化算法
采用智能优化算法来找到最佳SVM参数,有效提升模型性能。常用的优化算法包括:
(1)灰狼优化器(Grey Wolf Optimizer ,GWO)
(2)蜜獾优化算法(Honey Badger Algorithm,HBA)
(3)改进的AO算法(IAO)
(4)基于领导者优化的哈里斯鹰优化算法(LHHO)
(5)飞蛾扑火优化算法(Moth-flame optimization algorithm,MFO)
(6)海洋掠食者算法(Marine Predators Algorithm,MPA)
(7)北苍鹰优化算法(NGO)
(8)鱼鹰优化算法(Osprey optimization algorithm,OOA)
(9)鲸鱼优化算法(The Whale Optimization Algorithm ,WOA)
(10)斑马优化算法(Zebra Optimization Algorithm,ZOA)
4. 优化ELM的过程
(1) 参数表示与编码:将ELM的隐藏层参数(如权重和偏置)表示为优化算法中的个体。
(2) 适应度函数定义:使用ELM模型在验证集上的误差(如均方误差)作为优化算法的适应度函数,指导参数的优化。
(3) 优化过程:
① 使用智能优化算法对个体进行迭代优化,更新模型的隐藏层参数。
② 通过评估适应度函数,选择最优参数。
(4)模型重建与验证:利用优化后的参数重建ELM模型,并在测试集上验证性能。
5. 应用效果
提升预测精度:智能优化算法可以显著提高ELM的预测精度。
提高模型稳定性:优化算法能够减少由于随机初始化引起的不稳定性。
增强泛化能力:优化后的模型对未知数据有更好的泛化效果。
总结
部分代码
%% 清空环境变量
warning off % 关闭报警信息
close all % 关闭开启的图窗
clear % 清空变量
clc % 清空命令行
%% 2.导入数据
res = xlsread('回归数据集.xlsx');
%% 数据分析
num_size = 0.7; % 训练集占数据集比例
outdim = 1; % 最后一列为输出
num_samples = size(res, 1); % 样本个数
res = res(randperm(num_samples), :); % 打乱数据集(不希望打乱时,注释该行)
num_train_s = round(num_size * num_samples); % 训练集样本个数
f_ = size(res, 2) - outdim; % 输入特征维度
%% 划分训练集和测试集
P_train = res(1: num_train_s, 1: f_)';
T_train = res(1: num_train_s, f_ + 1: end)';
M = size(P_train, 2);
P_test = res(num_train_s + 1: end, 1: f_)';
T_test = res(num_train_s + 1: end, f_ + 1: end)';
N = size(P_test, 2);
%% 数据归一化
[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);
p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);
[t_train, ps_output] = mapminmax(T_train, 0, 1);
t_test = mapminmax('apply', T_test, ps_output);