利索能及
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专利号: 2018112524330
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-03-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)获取原始风速序列,并对原始风速序列进行Z-Score标准化处理;

(2)采用等距分段方法,将连续的标准化处理后的风速序列转化为离散形式;

(3)建立样本数据集D1、D2,并按照一定比例将样本数据集划分为训练数据集和测试数据集;

(4)针对样本数据集D1,建立线性回归风速预测模型;

(5)针对样本数据集D2,建立编码解码风速预测模型;

(6)对每个风速预测模型的输出值进行叠加,获得最终的预测值;

(7)结合实际风速值,用均方误差对预测模型进行评估。

2.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(1)中对原始风速序列进行标准化处理,所述标准化公式为:式中:x*为标准化处理之后的风速序列,x为原始风速时间序列,μ为序列x的均值,σ为序列x的标准差。

3.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(2)采用等距分段方法,将标准化处理后的风速信号转化为离散形式,所述等距分段方法为:根据步长h将风速序列分为n等分,第i个等分的风速值范围是[(i-1)×h,i×h],其中i的范围是[1,n];

将标准化处理后的风速值s转变成一个n维的二进制向量s’,若s的数值落在第i个风速序列段,则向量s’中的第i位置处的数值为1,其余位置处的数值为0,采用这种方式将标准化之后的风速序列x*离散化为x’。

4.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(3)建立样本数据集D1、D2,并按照一定比例将样本数据集划分为训练数据集和测试数据集,所述构建样本数据集、训练数据集和测试数据集的方法具体为:

1 2

构建样本数据集D1,D1由输入数据X1和输出数据Y1组成;输入数据X1={X1 ,X1 ,…,X1m},输出数据Y1={Y11,Y12,…,Y1m},m为样本数据集的样本个数;第i个样本的输入数据X1i={xi+1,xi+2,…,xi+n},其中,xi+1为i+1时刻的风速值,n为输入特征个数;第i个样本的输出数据Y1i={xi+n+1,xi+n+2,…,xi+n+m},其中xi+n+1为i+n+1时刻的风速值,m为输出风速个数;

1 2 m

构建样本数据集D2,D2由输入数据X2和输出数据Y2组成;输入数据X2={X2 ,X2 ,…X2},输出数据Y2={Y21,Y22,…Y2m},m为样本数据集的样本个数;第i个样本的输入数据X2i={xi+1,xi+2,…xi+n},其中,xi+1为i+1时刻的风速值,n为输入特征个数;第i个样本的输出数据Y2i={xi+n+1’,xi+n+2’,…,xi+n+m’},其中,m为输出风速个数,xi+n+1’为i+n+1时刻的风速值对应的离散形式;

样本数据集D1、D2根据a:b的比例,划分为训练数据集和测试数据集。

5.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(4)针对样本数据集D1,建立线性回归风速预测模型,所述线性回归风速预测过程为;

式中:X1,train为模型的输入,W为模型的权重,bias为模型的偏差, 为模型的预测输出。

6.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(5)针对样本数据集D2,建立编码解码风速预测模型,所述编码解码风速预测过程为;

编码过程可以表示为:

C=f(x2,train,s0)

式中:X2,train为编码器的输入,s0为编码器的随机初始状态,C为编码器的预测输出;

6.2解码过程可以表示为:

式中:C为解码器的输入,V为二进制区间的中位数, 为解码器的预测输出。

7.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(6)对每个风速预测模型的输出值进行叠加,获得最终的预测值,所述叠加方法为:式中:为线性风速预测模型的预测值, 为编码解码风速预测模型的预测值, 为风速预测模型最终的预测值,λ为线性风速预测模型预测值占比,数值大小在0-1之间。

8.根据权利要求1所述的一种融合编码解码和线性回归的短期风速预测方法,其特征在于:步骤(7)结合实际风速值,用均方误差对预测模型进行评估,评估方法为:采用均方误差MSE用于对模型的评估,均方误差表达式为:

式中: 为第i个时刻的风速预测值,Yi为第i个时刻的实际风速值,m为预测时刻的总数。