多输入多输出 | Matlab实现PSO-CNN粒子群优化卷积神经网络多输入多输出预测

多输入多输出 | Matlab实现PSO-CNN粒子群优化卷积神经网络多输入多输出预测

预测效果

基本介绍

Matlab实现PSO-CNN粒子群优化卷积神经网络多输入多输出预测（完整源码和数据）
1.data为数据集，输入10个特征，输出3个变量。
2.main.m为程序主文件，其他为函数文件无需运行。
3.命令窗口输出MBE、MAE、RMSE、R^2和MAPE，可在下载区获取数据和程序内容。
4.粒子群优化参数为学习率、批处理样本大小和、正则化参数。
注意程序和数据放在一个文件夹，运行环境为Matlab2018及以上。

模型背景

卷积神经网络是1989 年由纽约大学Lecun 提出的一种专门用来处理具有类似网格结构的数据的神经网络，例如时间序列数据和图像数据等。卷积神经网络可以看作是传统神经网络的改进，都采用了层级网络结构。其本质是一种从输入到输出的映射，能够学习大量的映射关系。CNN 网络主要由输入层、卷积层、池化层和输出层构成，其中输入层主要是对原始数据进行预处理，包括去均值、归一化。卷积计算层有两个重要的操作: 局部关联和窗口滑动。池化层位于两个卷积层中间，用于压缩数据，减小过拟合。全连接层在CNN 网络的尾部，将池化层的输出数据进行拼接。CNN 网络最主要的优势在于权值共享的特殊结构，降低了网络的复杂性，对高维数据的处理无压力。同时CNN 也避免了传统神经网络反向传播梯度损失过快的缺点。

程序设计

• 完整源码和数据获取方式：私信博主回复Matlab实现PSO-CNN粒子群优化卷积神经网络多输入多输出预测。

%%  数据平铺
%   将数据平铺成1维数据只是一种处理方式
%   也可以平铺成2维数据，以及3维数据，需要修改对应模型结构
%   但是应该始终和输入层数据结构保持一致
p_train =  double(reshape(P_train, 10, 1, 1, M));
p_test  =  double(reshape(P_test , 10, 1, 1, N));
t_train =  double(T_train)';
t_test  =  double(T_test )';
%-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
%%  构造网络结构
layers = [
 imageInputLayer([10, 1, 1])     % 输入层 输入数据规模[10, 1, 1]
 
 convolution2dLayer([3, 1], 16)  % 卷积核大小 3*1 生成16张特征图
 batchNormalizationLayer         % 批归一化层
 reluLayer                       % Relu激活层
 
 convolution2dLayer([3, 1], 32)  % 卷积核大小 3*1 生成32张特征图
 batchNormalizationLayer         % 批归一化层
 reluLayer                       % Relu激活层

 dropoutLayer(0.2)               % Dropout层
 fullyConnectedLayer(3)          % 全连接层
 regressionLayer];               % 回归层

%%  参数设置
options = trainingOptions('adam', ...      % ADAM 梯度下降算法
    'MiniBatchSize', 30, ...               % 批大小,每次训练样本个数30
    'MaxEpochs', 100, ...                  % 最大训练次数 100
    'InitialLearnRate', 1e-2, ...          % 初始学习率为0.01
    'LearnRateSchedule', 'piecewise', ...  % 学习率下降
    'LearnRateDropFactor', 0.5, ...        % 学习率下降因子
    'LearnRateDropPeriod', 50, ...         % 经过100次训练后 学习率为 0.01 * 0.5
    'Shuffle', 'every-epoch', ...          % 每次训练打乱数据集
    'Plots', 'training-progress', ...      % 画出曲线
    'Verbose', false);

参考资料

[1] https://blog.csdn.net/kjm13182345320/category_11003178.html?spm=1001.2014.3001.5482
[2] https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/117378431
[3] https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/118253644