基于鲸鱼算法优化长短期记忆神经网络WOA-LSTM的故障诊断附matlab代码

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智能优化算法 神经网络预测 雷达通信 无线传感器 电力系统

信号处理 图像处理 路径规划 元胞自动机 无人机

???? 内容介绍

人工智能技术在故障诊断领域的应用越来越广泛。长短期记忆神经网络（LSTM）是一种常用的深度学习模型，其在时间序列预测、机器翻译、语音识别等领域取得了良好的效果。然而，LSTM模型存在训练时间长、容易陷入局部最优等问题。为了解决这些问题，本文提出了一种基于鲸鱼算法优化LSTM模型的故障诊断方法。

鲸鱼算法（WOA）是一种启发式优化算法，其模拟了鲸鱼觅食的行为。WOA算法具有全局搜索能力、收敛速度快等优点，已被广泛应用于函数优化、机器学习等领域。本文将WOA算法应用于LSTM模型的优化中，提出了WOA-LSTM模型。

WOA-LSTM模型的训练过程如下：首先，利用WOA算法对LSTM模型的权重和阈值进行初始化。然后，利用训练数据对模型进行训练，并根据模型在验证集上的表现调整模型参数。最后，利用测试数据对模型进行测试，得到故障诊断结果。

为了验证WOA-LSTM模型的效果，本文在一个故障诊断数据集上进行了实验。实验结果表明，与传统的LSTM模型相比，WOA-LSTM模型具有更快的收敛速度和更好的泛化性能。同时，WOA-LSTM模型在故障诊断任务中也取得了更好的效果。

总之，本文提出了一种基于鲸鱼算法优化LSTM模型的故障诊断方法。实验结果表明，该方法具有更好的性能和效果，可为故障诊断领域的应用提供一种新的思路。

???? 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​%%  导入数据res = xlsread('数据集.xlsx');​%%  划分训练集和测试集temp = randperm(357);​P_train = res(temp(1: 240), 1: 12)';T_train = res(temp(1: 240), 13)';M = size(P_train, 2);​P_test = res(temp(241: end), 1: 12)';T_test = res(temp(241: end), 13)';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 = ind2vec(T_train);t_test  = ind2vec(T_test );

⛳️ 运行结果

???? 参考文献

[1] 刘立邦,杨颂,王志坚,et al.基于改进WOA-LSTM的焦炭质量预测[J].化工学报, 2022(073-003).DOI:10.11949/0438-1157.20211351.

[2] 曹梦茜,郑东健.基于FCM-WOA-LSTM的大坝变形预测模型及其应用[J].水电能源科学, 2023.

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1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络（CNN）、LSTM、支持向量机（SVM）、最小二乘支持向量机（LSSVM）、极限学习机（ELM）、核极限学习机（KELM）、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题（TSP）、车辆路径问题（VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等）、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合