基于粒子群算法优化支持向量机的输电线路覆冰预测_尹子任_苏小林
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—265—基于粒子群优化的光伏系统MPPT 控制方法刘艳莉,周 航,程 泽(天津大学电气与自动化工程学院,天津 300072)摘 要:局部遮阴条件下光伏阵列P-V 特性引起的多个极值点使常规的最大功率点跟踪(MPPT)算法失效。
针对上述问题,提出一种基于粒子群优化算法的控制方法,以解决局部遮阴下的最大功率跟踪问题。
实验结果显示,光伏模板的输出电压被稳定地控制在最大功率点附近,证明算法是有效的。
关键词:最大功率点跟踪;粒子群优化算法;局部遮阴MPPT Control Method of PV System Based on PSOLIU Yan-li, ZHOU Hang, CHENG Ze(School of Electrical Engineering and Automation, Tianjin University, Tianjin 300072)【Abstract 】Under partially shaded conditions, the P-V curve of PV arrays has the characteristics of multi-summit, which makes the Maximum Power Point Tracking(MPPT) failed. Aiming at above problem, this paper proposes a control algorithm based on Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm for solving maximum power point tracking problem. Experimental results show that output voltage of PV system is maintained near maximum power point, and the algorithm is effective.【Key words 】Maximum Power Point Tracking(MPPT); Particle Swarm Optimization(PSO) algorithm; partially shaded conditions计 算 机 工 程 Computer Engineering 第36卷 第15期Vol.36 No.15 2010年8月August 2010·开发研究与设计技术·文章编号:1000—3428(2010)15—0265—03文献标识码:A中图分类号:TP3931 概述对于户型光伏一体化发电系统,局部遮阴情况是最为普遍和复杂的。
基于模拟退火粒子群算法的不可靠测试点优化羌晓清;景博;邓森;焦晓璇;苏月【摘要】针对实际复杂系统测试与诊断时存在虚警和漏检的情况问题,提出在不可靠测试条件下,基于模拟退火粒子群(SA-PSO)算法的测试点优化方法.首先综合考虑不可靠测试条件下测试点的故障检测能力、故障隔离能力及结果信任度设计了评价测试点性能的启发函数;然后,将该启发函数与测试费用最小原则相结合,并根据测试性指标的要求,构建确保测试点最优的适应度函数;最后,设计基于模拟退火粒子群算法的不可靠测试点优化步骤,并用阿波罗发射系统实例验证了该算法的优越性.结果表明SA-PSO算法能够在满足测试性指标的要求下获得最小测试费用的测试点集,其故障检测率、隔离率都优于贪婪算法及遗传算法.【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2015(035)004【总页数】5页(P1071-1074,1083)【关键词】故障诊断;测试点优化;不可靠测试;模拟退火;适应度函数【作者】羌晓清;景博;邓森;焦晓璇;苏月【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安710038【正文语种】中文【中图分类】TP206.1随着高新装备的飞速发展,系统的综合化、复杂化程度不断提高,用于装备复杂系统测试与诊断的测试点数量也随之迅猛增长。
多测点条件下测试过程中的虚警和漏检问题日渐凸显[1],从而导致了昂贵的误诊费用,这已成为制约装备维修保障发展的重要问题。
传统的基于完备检测假设的测试点优化方法[2-4]恰恰忽略了诊断精度的影响,即忽略了测试点的虚警概率和漏检概率,这种以假设测试结果完全可靠为前提的测试点优化方法已经不适用于复杂系统的测试性设计,而不可靠条件下的测试点优化成为亟待解决的工程问题。
基于改进PSO算法优化SVR的信息安全风险评估研究
任远芳;牛坤;丁静;谢刚
【期刊名称】《贵州大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】为改善信息安全风险评价的精确度,利用改进的粒子群算法,提出了一种新的优化回归型支持向量机的信息安全风险评估方法。
首先,通过模糊理论对信息安全风险因素进行量化预处理;其次,经过预处理后的数据输入到回归型支持向量机模型中;再次,利用改进的粒子群算法来优化和训练回归型支持向量机的参数,得到了优化后的信息安全风险评估模型;最后,通过仿真实验对该模型的性能进行验证。
实验结果表明,提出的方法能很好地量化评估信息系统风险,提高了信息安全风险评估的精确性,是一种有效的评估方法。
【总页数】7页(P103-109)
【作者】任远芳;牛坤;丁静;谢刚
【作者单位】贵州大学网络与信息化管理中心;贵州大学教务处;贵州大学计算机科学与技术学院;贵州思大智慧教育科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP309
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4.
基于改进PSO算法优化LS-SVR的话务量预测5.基于改进PSO-SVR模型在短期风速预测上的应用研究
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《基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术》篇一一、引言随着全球气候变化日益加剧,输电线路覆冰问题逐渐成为电力行业关注的焦点。
特别是在北京这样的北方城市,冬季的低温环境使得输电线路覆冰问题愈发严重。
因此,准确预测输电线路覆冰情况,对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
本文旨在探讨基于微气象微地形的北京地区输电线路覆冰预测技术,以期为相关领域的研究提供参考。
二、微气象与微地形对输电线路覆冰的影响微气象和微地形因素对输电线路覆冰具有重要影响。
微气象因素包括温度、湿度、风速等气象条件,而微地形因素则涉及地形地貌、植被覆盖等地理条件。
这些因素共同作用于输电线路,导致不同地段、不同时间的覆冰情况存在较大差异。
因此,在预测输电线路覆冰时,需要充分考虑微气象和微地形的影响。
三、基于微气象因素的覆冰预测技术1. 数据采集与处理:通过布置在各地的气象监测站,实时收集温度、湿度、风速等气象数据。
同时,结合卫星遥感、雷达探测等技术手段,获取更全面的气象信息。
2. 建立预测模型:根据收集到的气象数据,建立覆冰预测模型。
模型应包括历史气象数据、覆冰情况等多元数据,通过机器学习、人工智能等方法,实现自动学习和预测。
3. 预测结果分析:根据预测模型输出的结果,分析各地区的覆冰情况及发展趋势。
结合实际需求,对预测结果进行修正和优化。
四、基于微地形因素的覆冰预测技术1. 地形地貌分析:通过对北京地区的地形地貌进行详细调查和分析,了解不同地形的特点及其对输电线路覆冰的影响。
2. 植被覆盖评估:植被对地表温度、风速等气象条件具有重要影响。
因此,评估各地区的植被覆盖情况,对于预测输电线路覆冰具有重要意义。
3. 建立预测模型:结合地形地貌和植被覆盖等因素,建立基于微地形的覆冰预测模型。
模型应充分考虑地形的遮挡效应、植被的保温作用等因素对覆冰的影响。
五、综合微气象与微地形的覆冰预测技术1. 融合多源数据:将微气象和微地形数据进行有效融合,形成多源数据集。
山西省自然科学基金项目(2012011012-2) 基于粒子群算法优化支持向量机的输电线路覆冰预测 尹子任,苏小林 (山西大学工程学院,太原 030013)
Icing Thickness Forecasting of Transmission Line Based on Particle Swarm Algorithm to Optimize Support Vector Machine YING Zi-ren,SU Xiao-lin (Engineering College of Shanxi University,Taiyuan 030013.China) ABSTRACT:Analyzed the deficiency of existing transmission lines ice thickness prediction method, puts forward an algorithm based on particle swarm optimization support vector machine transmission lines ice prediction.Through the history of ice growth data samples for training support vector machine (SVM), using the training model to forecast the line thickness of ice.At the same time using particle swarm optimization algorithm for support vector machine parameters optimization,effectively improve the ice thickness prediction accuracy,provide a reliable basis for transmission lines deicing. KEY WORD: Ice forecast; Particle swarm optimization; Support vector machine (SVM) 摘要:分析了现有输电线路覆冰厚度预测方法中的不足,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量机的输电线路覆冰预测。通过历史覆冰增长数据样本对支持向量机进行训练,利用训练的模型对线路覆冰厚度进行预测。同时利用粒子群优化算法对支持向量机关键参数进行优化,有效提高了覆冰厚度预测精度,为输电线路防冰提供了可靠依据。 关键词:覆冰预测;粒子群优化;支持向量机 1 引言 输电线路覆冰常会引起线路断线、舞动、绝缘子冰闪等事故,严重影响了输电线路的可靠性。输电线路覆冰受天气影响因素比较大,比如温度、湿度、风速,以这些因素为输入量对线路覆冰进行预测,为防冰提供可靠依据。 目前在线路覆冰预测中常用的有图像法[1],数学关系模型[2]和基于神经网络的智能算法[3][4]。其中图像法的误差较大,观测不方便;数学模型对气象参数分辨率要求较高,如果气象参数分辨率达不到要求时,模型的数学公式就失去了意义;基于神经网络的智能算法能较好的解决气象参数分辨率的问题,但神经网络可能会陷入局部最优解,而得不到全局最优解。因此本文提出了基于粒子群优化支持向量机算法,支持向量机中的核函数保证了支持向量机训练的二次规划问题是凸优化问题,即得到的最优解是全局最优解,而不是局部最优解。 本文根据输电线路覆冰的特征量和影响覆冰厚度的环境参数,通过支持向量机理论对输电线路覆冰厚度进行预测,同时利用粒子群优化算法优化支持向量机的参数,可以有效提高覆冰厚度的预测精度。 2 支持向量机和粒子群优化算法 2.1 支持向量机理论 支持向量机[5]是由统计学习理论发展起来的一种学习机器,它以结构风险最小化原理为理论基础,同时采用最小化训练样本的经验风险和置信范围,保证了学习的推广性,对未来样本具有较强的学习泛化能力。而且支持向量机引入了特征空间和核函数的概念,把非线性问题映射到高维空间当作线性问题解决,同时解决了“维数灾难”问题。在新的高维线性空间中求取最优线性分类面来分离训练样本,将寻找最优线性回归超平面的算法归结为求解一个凸约束条件下的一个凸规划问题,求取全局最优解。 支持向量机回归[6]问题可以描述为:学习机在给定的样本中训练输入量和输出量之间的函数关系,能精确的预测未来值。一
DOI:10.13357/j.cnki.jep.000004 网络出版时间:2014-01-28 15:10网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13357/j.cnki.jep.000004.html般分为线性回归和非线性回归。 对于线性回归,考虑线性函数: (1) 其中, 为权向量,b为阀值。对于给定的训练集 ,引入 不敏感损失函数和惩罚参数C。其优化问题可表示为: (2) s.t: (3) 其中, 代表输出结果上下界的松弛变量。 引入拉格朗日函数可以得到优化问题的对偶形式: (4) s.t: (5) 在公式(4)中求出 ,代入下面公式(6)中求出 : (6) 由公式(1)得到回归函数: (7) 对于非线性回归问题,支持向量机通过一个非线性映射 将数据x映射到高维特征空间,并在这个高维空间进行线性回归,这个非线性转化是通过核函数 实现的,免去了在高维空间计算复杂的点积运算。选择适当的核函数 就可以实现非线性变换后的线性回归,此时优化问题的对偶形式为: (8) s.t: (9) 此时的回归函数可得出为: (10) 核函数可以在不知道具体的非线性变换的情况下,使用低维空间中的输入数据计算高维特征空间中的点积。通常使用的核函数包括线性函数、多项式函数和径向基函数。 2.2粒子群优化算法 支持向量机中关键参数对算法性能影响很大,比如核参数和惩罚因子。目前一般是通过交叉验证的方法,具有一定的盲目性。粒子群优化算法是群体智能的一个新分支,通过个体协作来寻找最优解,所有的粒子都有一个由被优化的函数决定的适应值,每个粒子还有一个速度决定它们的方向和距离[7]。粒子群初始化为一群随机粒子,然后通
过迭代找到最优解。在每一次迭代中,粒子通过跟踪两个“极值”来更新自己。第一个就是粒子本身所得到的最优解,另一个极值是整个种群目前找到的最优解。这样可以找到支持向量机中的最优参数,提高预测的精度。 支持向量机理论中,惩罚参数C的作用为在确定的数据子空间中调节学习机器置信范围和经验风险的比例以使学习机器的推广能力最好,惩罚参数C过大或过小都会使系统的泛化能力变差,核参数g的大小直接关系到回归器的精度[8]。选择合适的参数值对于预测模型的经验风险和推广能力十分重要。因此本文采用粒子群优化算法对惩罚参数C和核参数g进行优化。 惩罚参数C和核参数g优化步骤如下: (1)读取已有的样本数据,初始化一组惩罚参数C和核参数g作为粒子的初始位置。 (2)把全部的样本数据均匀的分为m个互不包含的子集 。 (3)根据当前的惩罚参数C和核参数g训练模型,计算交叉验证误差:假设i=1;把子集 作为检验集,其余的子集一起作为训练模型的训练集;根据 计算子集 的泛化误差;然后 ,重复上一步,直到 ;最后把K次泛化误差作为交叉验证误差。 (4)上一步的交叉验证误差作为适应值,并记录个体最佳适应位置 和群体最佳适应位置 。找到这两个最优值时,粒子群根据下面公式更新自己的速度和位置,寻找更好的惩罚参数C和核参数g:
(11) (12) 其中,v是粒子速度,决定下一代的惩罚参数C和核参数g,w是惯性因子, 和 是学习因子,通常等于2, 和 是(0,1)上的随机数,p表示 当前取值。 (5)重复(2)直到满足最大迭代次数。 (6)结束。 3 线路覆冰厚度预测 3.1 预测模型的输入量 输电线路覆冰是受多种因素综合作用形成的[9],这些因素可以概括为以下几种主要因素:导线的垂直载荷,环境温度,环境湿度,环境风速,环境风向,环境雨量,大气压力,覆冰时间[10]。本文也从这8种影响因素出发来预测输电线路的覆冰厚度。数据的真实程度高,为预测模型提供了可靠的数据基础。 3.2 预测步骤 (1)选取历史数据,分为两组:训练样本和测试样本。由于输入量数值波动性大,为了提高支持向量机和粒子群算法的学习速度,对预测模型输入量进行归一化处理。数据归一化公式为: (13) 其中 是预测模型的输入数据, 和 是输入数据的最大值和最小值, 是归一化后的数据。 (2)在支持向量机中选择径向基核函数对覆冰厚度进行预测,首先采用粒子群优化算法通过输入数据来寻找径向基核函数的最优惩罚参数C和核参数g。 (3)采用径向基核函数对输入数据进行训练,得到训练模型。 (4)利用得到的预测模型来预测未知的输电线路的覆冰厚度。 4 算例分析 本文用基于粒子群算法优化的支持向量机算法对训练数据进行建模,并用得到的模型对测试数据进行预测。在Matlab2010环境下建模仿真。 图1是在随机给出的支持向量机参数的情况下对训练数据样本进行训练的结果。从图中可以看出,训练组数据的原始数据和回归数据之间误差较大,精度较低。
图 1 优化前训练数据的预测值 Fig. 1 The forecast of training data before optimization 图2为利用训练出的模型对测试数据进行预测,并与真实值进行比较,结果误差较大。回归模型的均方误差为1.05457,测试数据与真实数据的均方误差为3.01919。
图2 优化前测试数据的预测值 Fig. 2 The forecast of testing data before optimization
图3为利用粒子群算法对支持向量机参数进行优化的适应度曲线,得出优化后的惩罚参数C = 100和核参数g = 0.93451。
0510152025303540246810121416 原始数据回归数据
12345678910246810121416 原始数据回归数据