m基于PSO-LSTM粒子群优化长短记忆网络的电力负荷数据预测算法matlab仿真

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下：

 

优化前：

 

 

 

 

优化后：

 

 

 

 

2.算法涉及理论知识概要

       基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）和长短时记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）的电力负荷预测算法，是一种将全局优化策略与深度学习模型相结合的先进预测方法。该方法旨在通过优化LSTM网络的超参数，提高模型在电力负荷预测任务中的准确性和稳定性，进而有效应对电力系统中的负荷波动预测难题。

 

       PSO是一种基于群体智能的优化技术，灵感来源于鸟群觅食行为。它通过一群称为“粒子”的实体在解空间中搜索最优解，每个粒子代表一个潜在的解决方案，并通过不断更新自己的位置和速度来逼近全局最优解。

 

 

 

       LSTM是递归神经网络（RNN）的一种特殊类型，设计用于解决长期依赖问题。它通过独特的门机制（输入门、遗忘门、输出门和细胞状态）来控制信息的流入、存储和流出，从而有效地学习长期序列模式。

 

        结合PSO和LSTM，首先定义LSTM模型的超参数集合（如学习率、隐藏层单元数、层数等）作为粒子的位置向量。通过PSO算法迭代优化这些超参数，以最小化预测误差为目标函数，找到最优的LSTM模型配置。

 

3.MATLAB核心程序

...................................................................
figure
plot(Error2,'linewidth',2);
grid on
xlabel('迭代次数');
ylabel('遗传算法优化过程');
legend('Average fitness');
 
 
 
 
X     = round(g1);
 
 
numFeatures    = 2;
numResponses   = 1;
numHiddenUnits = round(X);% 定义隐藏层中LSTM单元的数量
layers = [ ...% 定义网络层结构
    sequenceInputLayer(numFeatures) 
    lstmLayer(numHiddenUnits)
    dropoutLayer(0.1) 
    lstmLayer(2*numHiddenUnits)
    dropoutLayer(0.1)
    fullyConnectedLayer(numResponses)
    regressionLayer
    ];
 
% 设置训练选项
options = trainingOptions('adam', ...
    'MaxEpochs',200, ...
    'GradientThreshold',1, ...
    'InitialLearnRate',0.01, ...
    'LearnRateSchedule','piecewise', ...
    'LearnRateDropPeriod',125, ...
    'LearnRateDropFactor',0.1, ...
    'Verbose',0, ...
    'Plots','training-progress');
net  = trainNetwork(P,T,layers,options);
 
 
ypred = predict(net,[P],'MiniBatchSize',1);
 
 
figure;
subplot(211);
plot(T)
hold on
plot(ypred)
xlabel('days');
ylabel('负荷');
legend('实际负荷','LSTM预测负荷');
subplot(212);
plot(T-ypred)
xlabel('days');
ylabel('LSTM误差');
 
 
 
save R2.mat T ypred
0X_060m