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专利号: 2021113658071
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:该方法包含下列步骤:

步骤1:确定ELM神神经网络的结构,根据求解问题确定神神经网络的输入以及输出节点个数,确定隐含层神经元节点数;

步骤2:根据输入层和隐含层节点数计算所需优化的网络参数的个数,将所要优化的目标映射为郊狼的位置,初始化分组个数NP以及每组的郊狼个数NC,初始化郊狼种群的位置;

步骤3:将数据进行归一化处理,然后将训练数据输入到网络模型当中,根据网络输出值与预测值的误差,用适应度函数来评估当前郊狼个体的适应度值;

步骤4:对郊狼种群以概率Pg进行随机分组;

all

步骤5:根据适应度值对组内郊狼个体进行排序,确定全局最优郊狼alpha 、组内最优郊狼alpha,并计算文化趋势cult;

步骤6:郊狼按照新型成长公式成长,评估成长后郊狼的社会适应能力,贪心选择适应能力好的成长后郊狼;

步骤7:幼狼的出生和死亡,如果幼狼存活,则幼狼的年龄为0;

步骤8:对组内最优郊狼进行动态莱维变异操作,贪婪保存变异前后的郊狼;

步骤9:郊狼被组驱离和接纳,并更新每个郊狼的年龄,更新全局最优郊狼的位置;

步骤10:判断是否达到给定的最大迭代次数,如果达到最大迭代次数则返回全局最优郊狼的位置参数,并将其映射为ELM神神经网络所对应的网络参数初始值,否则返回步骤4。

2.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤2所述郊狼的位置是一个n维的数据,其中n由下式计算所得:n=hidnum*innum+hidnum           (1)式中hidnum表示径向基神神经网络隐含层节点的个数,innum表示输入层节点数的个数。

3.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤2中初始化郊狼位置时,初始化范围设定为(‑1,1)之间。

4.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:对数据进行归一化处理,采用下式作为计算函数:xi%=(xi‑min(x))/(max(x)‑min(x))       (2)式中xi%表示第i(i=1,2,L,n)个数据的归一化值,n表示输入数据样本个数,xi为第i个样本值,max(x)表示输入样本的最大值,min(x)表示输入样本的最小值;

适应度值的计算函数如:

式中Y表示真实标签的值,Yp表示神神经网络的预测值,N为训练数据的个数。

5.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤4中对郊狼种群进行随机分组满足下式:t‑1

式中,t为当前迭代数,Packs 表示迭代次数为t‑1时的分组情况,r1是[0,1]上的均匀分布的随机数,Pg为自定义的随机分组概率。

6.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤5文化趋势cult的计算函数为:式中,NC表示每组的郊狼个数, 表示按照适应度值进行排序之后的第 个郊狼的第j(j=1,2,…,n)维变量的社会状态因子, 表示第 个郊狼的第j(j=

1,2,…,n)维变量的社会状态因子。

7.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤6中新型成长公式定义如下:

式中,SOC表示郊狼成长前的位置,cult表示组内文化趋势,SOC_fit表示郊狼个体的适all

应度值,cult_fit表示组内文化趋势的适应度值,alpha表示组内最优郊狼,alpha 表示全pr

局最优郊狼,alpha 表示随机选取的其他组的最优郊狼,SOCcr2,SOCcr3,SOCcr4表示组内随机选取的三只不同郊狼,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数,r2,r3,r4为[0,1]范围内的均匀分布的随机数;

郊狼成长后,采用适应度函数评估郊狼的适应度值,按照下式定义贪心选择成长前后适应能力更好的郊狼:

式中,new_SOC_fit为成长后的郊狼个体new_SOC的适应度值,SOC_fit为成长前的郊狼个体SOC的适应度值。

8.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤7采用下式作为组内幼狼的出生公式:式中,pupj表示组内出生的幼狼个体在第j(j=1,2,…,n)维的社会状态因子,j1,j2为问题的两个随机维度,f1,f2是该组中两个不同的随机父郊狼标引号,以确保幼狼一定遗传两个父郊狼的基因, 表示郊狼f1在维度j上的社会状态因子, 表示郊狼f2在维度j上的社会状态因子,Rj是第j维社会状态因子在决策变量范围内的随机数,Ps是分散概率,Pa是关联概率,Ps和Pa由下式决定:式中,n表示待优化问题的维数。

9.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤8在对组内最优郊狼进行动态莱维变异操作步骤中,采用下式作为变异维数N的定义公式:

式中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数,n表示待优化问题的维数,int表示取整函数,随机选取变异的维数后,采用下式作为郊狼进行莱维变异的计算公式:式中,j1,j2表示郊狼个体在n维中随机选中进行变异的维度,j1≠j2=1,2,L,n,表示变异郊狼在j1维上的社会状态因子,levi(β)为莱维飞行步长,莱维指数β∈(0,2],其中,参数u,v为服从下式定义的正太分布的随机数:

10.根据权利要求1所述一种基于改进郊狼算法的ELM神经网络优化算法,其特征在于:步骤9中郊狼被驱离和接纳的概率公式为:式中,Pe为郊狼被随机驱离和接纳的概率,NC为每组的郊狼个数,然后更新每个郊狼的年龄,更新全局最优郊狼的位置。