PSO与PCA融合优化核极限学习机说话人识别算法仿真

基于机器学习理论开展说话人识别的研究取得了很大进展,在基于核极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)和梅尔倒谱系数(mel-frequency cepstral coefficients,MFCC)说话人识别研究基础上,通过主成分分析算法(principal component analysis,PCA)对MFCC进行降维优化、粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)对KELM初始输入参数进行优化开展基于PSO和PCA融合优化KELM说话人识别算法研究。改进后的算法在MATLAB平台上仿真通过,并与MATLAB语音工具箱提供的神经网络和支持向量机说话人识别算法做了性能对比分析。仿真研究结果表明:通过PSO和PCA融合优化改进的KELM,初始输入参数可以任意确定并且不需要迭代更新,并能有效克服因初始权重随机确定导致的性能不稳定,进一步提高分类匹配和运算速度,具有很好的推广应用价值。     

采用特征优选和优化深层核极限学习机的短期风电功率预测

针对风电出力非线性、不稳定且用传统方法难以准确预测的问题,提出了一种基于对深层混合核极限学习机(DHKELM)参数进行优化的短期风电功率预测。利用核主成分分析(KPCA)方法进行特征优选得到的最优特征集,既能表达风电功率的有效信息,也能避免冗余信息的出现,有利于DHKELM模型的学习与训练,同时也降低了模型的复杂度。针对DHKELM超参数难确定的问题,利用改进的野犬优化算法(IDOA)对DHKELM的8个超参数进行寻优,可以发掘原始序列特征信息,从而使模型能够充分掌握数值天气预报(NWP)与风电功率之间的非线性关系。以国外某风电场真实数据为算例,结果表明：提出的预测模型相较于野犬算法、差分进化算法和粒子群优化算法的平均绝对百分比误差(MAPE)分别降低了0.979 3%、2.342 1%、3.383 2%,有效提高了风电功率的预测精度。     

基于布谷鸟搜索算法参数优化的组合核极限学习机

针对单核极限学习机在泛化性能上存在一定局限性的问题, 提出将再生核函数与多项式核函数相结合, 建立一种新的组合核极限学习机模型, 使其具有全局核与局部核的优点, 并选择布谷鸟搜索算法对其参数进行优化选择. 仿真实验结果表明, 采用基于再生核的组合核函数作为极限学习机的核函数可行, 在实验数据集的多值分类和回归问题上, 与传统支持向量机及单核极限学习机相比, 该模型具有更好的泛化性能.     

基于布谷鸟搜索算法参数优化的组合核极限学习机

针对单核极限学习机在泛化性能上存在一定局限性的问题, 提出将再生核函数与多项式核函数相结合, 建立一种新的组合核极限学习机模型, 使其具有全局核与局部核的优点, 并选择布谷鸟搜索算法对其参数进行优化选择. 仿真实验结果表明, 采用基于再生核的组合核函数作为极限学习机的核函数可行, 在实验数据集的多值分类和回归问题上, 与传统支持向量机及单核极限学习机相比, 该模型具有更好的泛化性能.     

基于核极限学习机的下肢关节力矩预测方法

针对极限学习机(extreme learning machine, ELM)预测下肢关节力矩时,随机初始化输入权重和偏置影响模型准确度问题,提出一种基于核极限学习机(kernel based extreme learning machine, KELM)的下肢康复机器人关节力矩预测方法。该方法将高斯核函数与ELM相融合,并采用遗传算法(genetic algorithm, GA)与粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)结合的基因粒子群GAPSO对KELM的参数进行优化。首先,采集1位在跑步机上以0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 m/s等5个不同速度行走的右下肢偏瘫患者运动数据并对数据进行预处理;其次,通过GAPSO对KELM进行优化,获得最优正则化系数C和核函数宽度参数S,将输出关节力矩与反向生物力学分析计算的关节作比较;最后,利用均方根误差(root mean square error, RMSE)和相关系数P来评价算法优越性。实验结果表明,基于GAPSO优化后的KELM(GAPSO-KELM)算法相对于PSO-KELM算法、KELM算法...     

基于改进极限学习机的无线传感器网络故障检测方法

在无线传感器网络收集环境数据的过程中,由于环境干扰,电池电量不足以及传感器老化等原因会使收集到的数据出现遗漏或者错误,而这些错误数据会导致整个监测系统故障.针对该问题,本文提出了一种以改进极限学习机为基础进而实现无线传感器网络节点故障的有效检测方式.首先就传统萤火虫优化算法进行改进,通过使用莱维飞行对萤火虫算法进行优化...     

基于核极限学习机的飞行器故障诊断方法

针对高超声速飞行器反作用控制系统(reaction control system, RCS)的推力器故障,展开了基于核极限学习机(kernel extreme learning machine, KELM)的故障诊断方法研究,并对该诊断方法进行了参数优化和核函数优化,为飞行器执行器故障提供了快速准确的诊断方法。结果表明:该方法可以克服对飞行器模型的依赖,以数据驱动的方式对飞行器执行器故障实现快速准确的诊断。     

分布式环境中基于核函数的极限学习机

针对海量数据规模下的集中式核函数极限学习机的性能问题,将基于核函数的极限学习机扩展到云计算技术框架下,提出了基于MapReduce的分布式核函数极限学习机MR-KELM.该算法将分布式径向基核函数计算出的核函数矩阵进行分布式矩阵分解,并通过分布式矩阵向量乘法得到分类器输出权重,减小了网络通讯和数据交换代价.实验结果表明,MR-KELM算法能够在不影响基于核函数的极限学习机的计算理论的前提下,具有较好的可扩展性和分类训练性能.     

量子粒子群优化核极限学习机的遥感影像分类

极限学习机初始参数具有随机性,容易导致其对高分辨率遥感影像的分类结果出现局部最优现象.为了解决上述问题,提出了一种基于量子粒子群优化核极限学习机的遥感影像分类方法.该方法利用量子粒子群算法对核极限学习机的核参数与正则化参数进行优化,根据参数优化后的结果构建量子粒子群优化核极限学习机的遥感影像分类模型（QPSO-KELM）.通过实验对比了SVM、KELM、PSO-KELM、QPSO-KELM这几种分类方法对高分二号遥感影像数据的分类精度与效率.结果表明：QPSO-KELM的分类精度、运行速度均优于其他几种分类方法,该方法能有效提取遥感影像上的地物要素信息.     

基于角度分布的高维数据流异常点检测算法

为了有效检测高维数据流中的异常点,提出一种基于角度分布的高维数据流异常点检测(DSOD)算法.运用基于角度分布的方法准确识别高维数据集中的正常点、边界点以及异常点;构造了基于正常集、边界集的小规模数据流型计算集,以降低算法在空间以及时间上的开销;建立了正常集、边界集的更新机制,以解决大数据流的概念转移问题.在真实数据集上的实验结果表明,所提出的DSOD算法的效率高于Simple VOA算法与ABOD算法,并且适用于大数据流上的异常点检测.     

基于核极限学习机的煮糖结晶自适应控制研究

针对煮糖结晶过程难以进行自动控制的问题,提出一种基于预测模型的自适应控制方法.以逐步浓缩上升煮糖工艺为基础,基于核极限学习机构建糖膏液位和糖膏锤度的预测模型;以预测工艺偏差作为适应度函数,利用粒子群算法在线优化蒸汽阀和入料阀开度,并自动调节阀门用于跟踪理想工艺曲线.结果表明:与人工煮糖相比,自适应控制的煮糖过程更稳定且...     

基于增量稀疏核极限学习机的发动机状态在线预测

针对发动机状态在线预测中样本累积、预测模型膨胀和在线更新速度慢等问题,提出了基于增量稀疏核极限学习机的在线预测方法.该方法定义了KELM核函数矩阵的稀疏测量矩阵,并根据矩阵原子相干最小化和自信息量最大化的样本信息度量准则实现在线样本前向稀疏与后向删减,提高了样本稀疏化效率.利用有效样本对测量矩阵在最佳阶数内进行在线扩充与修剪,限制了预测模型膨胀.利用改进的增量建模方法对模型的核权重矩阵进行递推更新,从而建立规模有限且结构稀疏的在线预测模型,提高了在线建模速度.仿真数据和发动机状态参数在线预测实验结果表明,与现有在线预测方法相比,ISKELM具有更高的样本稀疏化和在线建模效率.对发动机排气温度进行120步预测时,预测速度分别提高了80.50%和31.72%,预测精度分别提高了48.56%和15.81%.      

基于 PCA 和 ELM 的网络入侵检测技术

针对基于传统 BP(Back Propagation)神经网络算法的入侵检测技术收敛速度慢和检测率不高的问题, 提 出了一种基于主成分分析(PCA: Principal Component Analysis)和极限学习机(ELM: Extreme Learning Machine ) 算法相结合的入侵检测方法。 对提取的特征矩阵采用了 PCA 降维, 并使用 ELM 算法对 4 类常见的攻击类型进 行了多分类检测。 实验结果表明, 该方法正确率高达 98. 337 5%, 检测时间仅 1. 851 7 s, 与传统方法相比缩短 了 2 ~6 倍, 同时还提高了检测率和精度, 降低了误报率和漏报率。 最终改善了正确率、 误报率、 漏报率、 检测 率、 精度和测试时间 6 项指标。     

一种基于AdaBoost的极限学习机分类方法

极限学习机是一种新型的单隐层前馈神经网络,在训练网络的过程中随机给定输入层权值和隐藏层偏差,所以训练速度非常快,但却导致了输出不稳定.提出了一种基于AdaBoost的极限学习机,把极限学习机作为AdaBoost的基本分类器,通过改变输入数据的权重,使得极限学习机的分类性能得到提升.实验结果表明了该方法与极限学习机和传统的神经网络相比,能够提高极限学习机的学习性能,并且使极限学习机输出更加稳定.     

基于布谷鸟优化轻量梯度提升机的泥石流预测

摘 要： 针对山区环境中引发泥石流的影响因素复杂多样,影响因子之间易存在相互耦合,以及梯度提升树（Light Gradient Boosting Machine,LightGBM）预测模型易陷入局部最优问题,提出了核线性判别分析法（Kernel Linear Discriminant Analysis,KLDA）与经布谷鸟算法（Cuckoo Search,CS）寻优后的LightGBM预测模型。首先,对传感器采集到的原始数据进行清洗,并将“清洗”后得到的规范数据通过KLDA进行降维处理,得到相关性低且贡献率高的影响因子作为预测因子。采用随机取样的方法对降维后数据进行规划,选取70%的数据用于训练模型,剩余30%用于验证模型。然后,将训练数据作为输入,基于CS-LightGBM算法训练出最优预测模型。最后,结合鹅项沟监测数据进行仿真。结果证明,此方法能够将复杂的泥石流影响因子降维成利于建模的预测因子,使预测模型具有较好的预测准确度,为泥石流灾害预测方面的研究提供了新的思路。     

基于正则极限学习机的烟草病毒病预测

为了对烟草病毒病的病情指数进行建模研究,采用了一种正则极限学习机算法：通过引入惩罚因子来权衡结构风险与经验风险的大小,进一步增强网络的泛化性．针对烟草病毒病的众多影响因素,采用灰色关联度算法选取主要影响因子．使用某地1984—1995年病情资料、相关虫情和气象资料,经过数据挖掘、建模仿真,将正则极限学习机应用于烟草病毒病预测中,效果较好,对烟草病毒病的防治具有指导意义．     

基于抽样方法的不确定极限学习机

实际应用中的大量数据具有不确定属性,而传统的挖掘算法无法直接应用在不确定数据集上.针对不确定数据的分类问题,提出一种基于抽样方法的不确定极限学习机.该算法通过抽样的方法,对不确定数据集中样本的抽样实例进行学习和分类,得到该不确定样本的所属类别的概率,从而实现了传统极限学习机分类算法对不确定数据的分类,并极大降低了不确定对象实例的枚举代价.实验结果表明,该算法在不确定数据的分类问题中具有较好的有效性和高效性.     

基于差分进化极限学习机的电力系统暂态稳定评估方法

电力系统暂态稳定性的破坏可以对电力系统的安全稳定运行产生严重冲击,准确、快速地暂稳评估方法能够提高电力系统的安全防御能力。极限学习机由于其速度快、泛化性能好被应用到电力系统暂态稳定评估中。为了提高极限学习机的评估性能,利用基于差分进化算法的优化方法和序列浮动后向特征选择算法对极限学习机暂态稳定评估性能进行提升。首先对输入特征通过主元分析降维并利用序列浮动后向算法进行特征选择,再将最优特征集输入差分进化极限学习机进行暂态稳定评估,最后在新英格兰10机39节点系统中进行验证分析,结果表明,所提模型与其他极限学习机模型相比,大大提升了其在暂态稳定分类评估中的性能。