近端梯度算法求解lasso分位数回归-短期风电功率预测程序代码!

文摘   科学   2024-07-19 08:54   江苏  

近端梯度算法(Proximal Gradient Algorithm)是一种用于解决稀疏回归问题,如LassoLeast Absolute Shrinkage and Selection Operator)和分位数回归(Quantile Regression)的优化算法。这种算法结合了梯度下降和近端算子(proximal operator)的思想,通常用于求解带有L1正则化项(用于稀疏性)或分位数损失函数的优化问题。对于短期风电功率预测,你可以将这种算法应用于Lasso分位数回归问题,以获得更稀疏和鲁棒的预测模型。

以下是使用近端梯度算法求解Lasso分位数回归用于短期风电功率预测的一般步骤:

数据准备:收集和准备短期风电功率预测所需的数据,包括历史风速、功率输出等。确保数据已经清洗和处理,以适应回归模型。

模型设定:定义分位数回归模型,通常使用L1正则化项(Lasso)来促使模型的稀疏性。分位数回归用于捕捉功率输出的不确定性。

目标函数:构建分位数回归的目标函数,通常是分位数损失函数,可以采用L1正则化项。这个目标函数通常被设计成可微分函数,以便应用梯度下降。

近端算子:为了使用近端梯度算法,需要确定分位数回归问题的近端算子。这个近端算子通常用于在每次迭代中解决L1正则化项。

梯度下降:开始使用近端梯度算法进行迭代优化。在每次迭代中,计算目标函数的梯度,然后应用近端算子以更新模型参数。这将导致模型参数稀疏化,因为L1正则化项会将某些参数缩减为零。

超参数调整:根据模型性能对算法的超参数进行调整,如学习率和正则化强度。可以使用交叉验证等技术来选择最佳超参数。

模型评估:使用测试数据集对模型进行评估,计算性能指标,如均方误差(MSE)或分位数损失。确保模型能够在短期风电功率预测任务中提供准确和鲁棒的结果。

部署:一旦满足性能要求,可以部署模型用于实际短期风电功率预测。

这个过程需要仔细选择分位数水平、正则化强度和其他超参数,以确保模型适合具体的问题。同时,对于大规模数据集,可以考虑使用随机梯度近端梯度算法等加速版本来提高效率。近端梯度算法是一种强大的工具,可以用于解决Lasso分位数回归问题,尤其在需要建立稀疏模型并处理不确定性的情况下,如短期风电功率预测。

程序结果

部分程序

%预测date = datetime('2012-1-1') :datetime('2012-3-30');SpringCleanData = DataProcessClean(SpringData,1.5,date);percent = [0.7,0.15,0.15];SpringCleanData(:,[2,4,5]) = [];     % SpringCleanData(:,2:35) = [];[Train_X,Train_Y,Verificate_X,Verificate_Y,Test_X,Test_Y] = ...         TrainTestSplit(SpringCleanData,percent)[TrainNorm_X,TrainNorm_Y,VerficateNorm_X,VerficateNorm_Y,TestNorm_X,TestNorm_Y,TrainNorm_XOpt,TrainNorm_YOpt]=...         Normalization(Train_X,Train_Y,Verificate_X,Verificate_Y,Test_X,Test_Y); model = LinearModel.fit(TrainNorm_X,TrainNorm_Y);Ypre = model.predict(TestNorm_X);Ypre(find(Ypre <0)) = 0;YMeanpredict = mapminmax('reverse',Ypre',TrainNorm_YOpt);%% 求系数Plamda = 0.1;Pmean = table2array(model.Coefficients(:,'Estimate'));for tau = 0.1:0.1:0.9f = @(x,y,p) 1/length(y) * sum(max(tau*(y-x*p),(1-tau)*(x*p-y)))+lamda * sum(abs(p));Color = [rand,rand,rand];[result(i),P_dist{i}] = AdjacentPointGradientMethod(TrainNorm_X,TrainNorm_Y,Pmean,tau,lamda,f,Color);NormYpredict(:,j) = QuantilePredict(TestNorm_X,result(j).P);%% 反归一化for i = 1:size(NormYpredict,2)    a = mapminmax('reverse',NormYpredict(:,i)',TrainNorm_YOpt);    Ypredict(:,i) = a';

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