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基于二次分解技术与十种“鸟”群算法优化的OSELM月径流预测

2025-06-13 23:3550下载
文件类型:PDF文档
文件大小:1.71M

  摘要:为提高月径流时间序列预测精度,改进在线惯序极限学习机(Online Sequential Extreme Learning Machine,OSELM)预测性能,对比验证十种“鸟”群算法——凉亭鸟优化(Satin Bowerbird Optimizer,SBO)算法/哈里斯鹰优化(Harris Hawks Optimization,HHO)算法/海鸥优化算法(Seagull Optimization Algorithm,SOA)/非洲秃鹫优化算法(African Vultures Optimization Algorithm,AVOA)/白骨顶鸟优化算法(Coot Optimization Algorithm,COOT)/鹈鹕优化算法(Pelican Optimization Algorithm,POA)/鹰栖息优化(Eagle Perching Optimization,EPO)算法/鱼鹰优化算法(Osprey Optimization Algorithm,OOA)优化性能,提出时变滤波器经验模态二次分解(Time Varying Filtering Based Empirical Mode Decomposition,TVFEMDⅡ)-十种“鸟”群算法-OSELM月径流时间序列预测模型。首先,利用时变滤波器经验模态初次分解(TVFEMDⅠ)对月径流时间序列进行分解处理,得到TVFEMD1~TVFEMD3三个分解分量;采用近似熵(ApEn)计算初次分解各分量的近似熵值,利用TVFEMDⅡ对近似熵值较大的TVFEMD3分量进行二次分解,得到TVFEMDⅡ3-1~TVFEMDⅡ3-3三个分量。其次基于各分量训练集构建6个OSELM超参数优化的实例目标函数,利用10种“鸟”群算法对6个实例目标函数进行超参数寻优。最后,建立TVFEMDⅡ-十种“鸟”群算法-OSELM模型,通过云南省滴水站月径流预测实例对各种模型进行验证。结果表明:①十种“鸟”群算法对实例目标函数寻优总排名与TVFEMDⅡ-RBMO/PKO/SBOA/HHO/SOA/AVOA/COOT/POA/EPO/OOA-OSELM模型预测精度总排名完全一致,表明“鸟”群算法寻优效果越好,月径流预测精度越高;②比较而言,TVFEMDⅡ-RBMO/POA/OOA/AVOA-OSELM模型性能更佳,其预测的EMAP、EMA、ERMS分别为0.233%~0.397%、0.005~0.008 m3/s、0.006~0.013 m3/s,预测误差低于其他对比模型;③TVFEMDⅡ分解效果优于TVFEMDⅠ,在兼顾计算规模的同时,具有较好的分解效果,是提升月径流预测精度的关键。

  文章目录

  1 材料与方法

  1.1数据来源

  1.2 时变滤波器经验模态分解(TVFEMD)

  1.3 十种“鸟”群算法

  1.3.1红嘴蓝鹊优化算法(RBMO)

  1.3.2斑翠鸟优化算法(PKO)

  1.3.3凉亭鸟优化(SBO)算法

  1.3.4哈里斯鹰优化(HHO)算法

  1.3.5海鸥优化算法(SOA)

  1.3.6非洲秃鹫优化算法(AVOA)

  1.3.7白骨顶鸟优化算法(COOT)

  1.3.8鹈鹕优化算法(POA)

  1.3.9鹰栖息优化(EPO)算法

  1.3.10鱼鹰优化算法(OOA)

  1.4 在线惯序极限学习机(OSELM)

  2 预测流程

  3实例应用

  3.1 实例目标函数验证

  3.2实例应用

  4 结论



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