基于網(wǎng)格式搜索SVM方法的電力負(fù)荷預(yù)測
隨著生活質(zhì)量的提高,人們對(duì)電的需求不斷上升,電力系統(tǒng)的發(fā)展變得尤為重要。準(zhǔn)確的電力負(fù)荷預(yù)測能夠使電力部門降低發(fā)電成本,合理安排設(shè)備維護(hù)以及節(jié)省能源,并為電力規(guī)劃以及制定合理發(fā)電量提供相關(guān)依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)搜索支持向量機(jī)(svm)預(yù)測方法以歷史的電力負(fù)荷為依據(jù),不需要專家經(jīng)驗(yàn),只需對(duì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練,就可以逼近輸入/輸出的關(guān)系。
本課題采用網(wǎng)絡(luò)搜索svm的方法對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)最先由Cortes和Vapnik提出,它是一種有監(jiān)督的模式識(shí)別方法。它的主要思想是建立一個(gè)分類決策面。SVM利用核函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到高維空間,使其盡可能的線性可分。常用的核函數(shù)包括線性核函數(shù)、多項(xiàng)式核、徑向基核(RBF)、傅里葉核、樣條核和Sigmoid核函數(shù)等。通過比較這些核函數(shù)適用的數(shù)據(jù)特點(diǎn),無論樣本數(shù)據(jù)特點(diǎn)是高維還是低維,數(shù)據(jù)量大還是小,RBF核函數(shù)展現(xiàn)了很好的分類性能。因此,選擇RBF作為SVM的分類核函數(shù)。
可以看出,優(yōu)化問題取決于兩個(gè)重要參數(shù)c和g,這兩個(gè)參數(shù)會(huì)影響SVM的預(yù)測性能。SVM預(yù)測問題取決于兩個(gè)重要參數(shù)c和g,這兩個(gè)參數(shù)會(huì)影響SVM的預(yù)測性能。為了提高模型的預(yù)測性能,引入網(wǎng)格式搜索法(GS)優(yōu)化模型建立過程中的兩個(gè)重要參數(shù)。同時(shí)避免模型過學(xué)習(xí)和欠學(xué)習(xí)的現(xiàn)象發(fā)生,采用5倍交叉驗(yàn)證法以訓(xùn)練集最小均方根誤差為適應(yīng)度函數(shù)來進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。當(dāng)達(dá)到最小均方根誤差時(shí),所得到的c和g為最佳參數(shù)。GS中,以0.5為間隔進(jìn)行全局搜索,c和g的范圍均是(2-10, 210)
總之SVM預(yù)測過程為:
(1)輸入數(shù)據(jù),規(guī)定訓(xùn)練輸入、訓(xùn)練輸出、預(yù)測輸入和預(yù)測輸出
(2)為加快網(wǎng)絡(luò)收斂速度,進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理
(3)參數(shù)尋優(yōu),網(wǎng)格數(shù)搜索開始
(4)得到最優(yōu)參數(shù)建立預(yù)測模型,避免模型過學(xué)習(xí)和欠學(xué)習(xí)的現(xiàn)象發(fā)生,采用5倍交叉驗(yàn)證法以訓(xùn)練集最小均方根誤差為適應(yīng)度函數(shù)來進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)。當(dāng)達(dá)到最小均方根誤差時(shí),所得到的c和g為最佳參數(shù)。
(5)預(yù)測數(shù)據(jù)輸入
(6)得出預(yù)測結(jié)果
利用均方根誤差(RMSE)評(píng)價(jià)預(yù)測效果好壞,RMSE越小越好。在顯示面板結(jié)果直接顯示了。
以12℃解釋為例,當(dāng)訓(xùn)練集在五倍交叉驗(yàn)證下獲得最小均方誤差為0.041678時(shí),獲得最佳參數(shù)c為0.43528,最佳參數(shù)g為6.6944。測試集的預(yù)測值和真實(shí)值之間均方根誤差為14.8600。


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