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基于LSTM-Transformer模型的突水条件下矿井涌水量预测 被引量:1
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作者 李振华 姜雨菲 +1 位作者 杜锋 王文强 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期77-85,共9页
目的矿井涌水量精准预测对预防矿井水害和保障矿井安全生产具有重要意义,为精准预测矿井涌水量,构建适用于华北型煤田受底板L_(1-4)灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层水害威胁的矿井涌水量预测模型。方法以河南某典型矿井的水文监测数据为基... 目的矿井涌水量精准预测对预防矿井水害和保障矿井安全生产具有重要意义,为精准预测矿井涌水量,构建适用于华北型煤田受底板L_(1-4)灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层水害威胁的矿井涌水量预测模型。方法以河南某典型矿井的水文监测数据为基础,提出LSTMTransformer模型。利用LSTM捕捉矿井涌水量的动态时序特征,通过Transformer的多头注意力机制分析含水层水位变化和矿井涌水量之间的复杂时序关联,构建水位动态变化驱动下的矿井涌水量精准预测框架。结果结果表明,LSTM-Transformer模型预测精度显著优于LSTM,CNN,Transformer和CNN-LSTM模型的,其均方根误差为20.91 m^(3)/h,平均绝对误差为16.08 m^(3)/h,平均绝对百分比误差为1.12%,且和单因素涌水量预测模型相比,水位-涌水量双因素预测模型预测结果更加稳定。结论LSTM-Transformer模型成功克服传统方法在捕捉复杂水文地质系统中水位-涌水量动态关联上的局限,为矿井涌水量动态预测提供可解释性强、鲁棒性好的解决方案,也为类似地质条件下矿井涌水量预测提供了新方法。 展开更多
关键词 涌水量预测 水位动态响应 lstm-Transformer耦合模型 时间序列预测 注意力机制 矿井安全生产
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Informer-LSTM融合算法在蓝莓基质温湿度预测中的研究与应用
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作者 胡玲艳 陈鹏宇 +6 位作者 郭占俊 徐国辉 秦山 付康 盖荣丽 汪祖民 张雨萌 《郑州大学学报(理学版)》 北大核心 2026年第1期78-86,共9页
为了精准预测温室蓝莓基质的温湿度变化趋势,提出一种融合Informer-LSTM算法的温湿度预测方法。以温室蓝莓现场环境数据为研究对象,使用LSTM算法捕捉时间序列数据中的依赖关系并与自注意力机制相结合,使模型在聚焦自注意力特征的同时兼... 为了精准预测温室蓝莓基质的温湿度变化趋势,提出一种融合Informer-LSTM算法的温湿度预测方法。以温室蓝莓现场环境数据为研究对象,使用LSTM算法捕捉时间序列数据中的依赖关系并与自注意力机制相结合,使模型在聚焦自注意力特征的同时兼顾LSTM特征,以增强其长期记忆力。在生成初步预测序列后,再应用LSTM算法修正模型的短期注意力,提高模型的反应速度。实验结果显示,Informer-LSTM预测模型在预测准确率、鲁棒性和响应速度等方面都有显著的优势。当温度湿度等时序输入数据发生明显变化时,模型能快速捕获短期内输入数据的动态模式变化。该模型在智慧温室管理中,对辅助人工决策及实现智能化控制具有较高实际价值。 展开更多
关键词 智慧农业 温室蓝莓 Informer模型 lstm模型 温湿度预测
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综合负样本优化指数与CNN-LSTM-ATT模型的滑坡易发性评价
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作者 曹琰波 移康军 +5 位作者 梁鑫 荆海宇 孙颢宸 张越轩 刘思缘 范文 《安全与环境工程》 北大核心 2026年第1期69-85,共17页
针对滑坡易发性建模过程中随机抽取的非滑坡样本不确定性高、机器学习模型预测精度有限的问题,提出一种基于负样本优化指数(negative sample optimization index,NSI)的非滑坡样本采样策略,并融合卷积神经网络(convolutional neural net... 针对滑坡易发性建模过程中随机抽取的非滑坡样本不确定性高、机器学习模型预测精度有限的问题,提出一种基于负样本优化指数(negative sample optimization index,NSI)的非滑坡样本采样策略,并融合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络和注意力机制(attention mechanism,ATT)构建CNN-LSTM-ATT深度神经网络开展易发性评价。以陕西省北部黄土高原地区的绥德县义合镇为例,首先,选取高程、坡度、地层岩性等14个孕灾因子建立评价指标体系;其次,引入Matthews相关系数为随机森林(random forest,RF)、逻辑回归(logistic regression,LR)和支持向量机(support vector machine,SVM)3种基模型分配权重,并计算NSI值;然后,基于NSI选取非滑坡样本,并与滑坡样本组成训练数据集;最后,利用CNNLSTM-ATT模型预测滑坡空间概率,通过SHAP值分析揭示各因子的重要程度。结果表明:NSI通过约束采样空间获得了质量更高的非滑坡样本,规避了因过度偏激的负样本所造成的预测误差,模型精度最大提升7%;相较于单一模型,集成多层复杂结构的CNN-LSTM-ATT模型具有更好的分类能力,预测精度达0.925;坡度、高程和距房屋距离是研究区易发性建模的关键因子。研究提出的采样策略和评价模型有助于提高滑坡灾害空间预测的精度。 展开更多
关键词 滑坡灾害 易发性 负样本优化指数(NSI) 卷积神经网络(CNN) 长短时记忆(lstm)网络 注意力机制(ATT)
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基于改进1DCNN-LSTM的防冲钻孔机器人钻进煤岩性状识别
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作者 司垒 刘扬 +5 位作者 王忠宾 顾进恒 魏东 戴剑博 李鑫 赵杨奇 《矿业科学学报》 北大核心 2026年第1期206-217,共12页
防冲钻孔机器人是高地应力矿井卸压作业的关键装备,其对钻进煤岩性状识别准确度直接影响钻孔卸压效率和卸压效果。本文针对当前煤岩钻进状态识别手段多依赖于人工经验,存在识别精度低、响应时间长、无法满足无人化钻孔卸压需求的问题,... 防冲钻孔机器人是高地应力矿井卸压作业的关键装备,其对钻进煤岩性状识别准确度直接影响钻孔卸压效率和卸压效果。本文针对当前煤岩钻进状态识别手段多依赖于人工经验,存在识别精度低、响应时间长、无法满足无人化钻孔卸压需求的问题,基于一维卷积神经网络(1DCNN)和长短时记忆网络(LSTM)并结合模拟实验提出了一种钻进过程煤岩性状识别方法。通过加入卷积块注意力机制(CBAM),提升模型识别准确率,并采用改进蜣螂优化(IDBO)算法对模型中超参数进行寻优,确定最优的网络参数组合。搭建煤岩钻进模拟试验台,制作6种典型煤岩试块,采集回转速度、回转扭矩、推进速度和推进压力等4类传感信号,开展相应的对比测试分析。结果表明:所提方法具有较高的钻进煤岩识别准确率,达到97.00%,明显优于1DCNN和1DCNN-LSTM,以及逻辑回归、支持向量机(SVM)、决策树、随机森林、K聚类、Transformer等方法。 展开更多
关键词 防冲钻孔机器人 钻进煤岩识别 一维卷积神经网络(1DCNN) 长短时记忆神经网络(lstm) 改进蜣螂优化(IDWO)算法
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基于ARM-LSTM-SAC算法的机械臂柔性轴孔装配策略研究
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作者 霍跃钦 李汝彬 +3 位作者 龚文宇 何博 王文学 刘永奎 《重型机械》 2026年第1期35-42,共8页
针对工业装配任务,尤其是不规则轴孔工件装配中,基于学习的前期样本质量低、训练过程不稳定等问题,提出一种融合引斥力模型(Attraction-Repulsion Model,ARM)引导机制和长短期记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)的柔性演员-评论家(S... 针对工业装配任务,尤其是不规则轴孔工件装配中,基于学习的前期样本质量低、训练过程不稳定等问题,提出一种融合引斥力模型(Attraction-Repulsion Model,ARM)引导机制和长短期记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)的柔性演员-评论家(Soft Actor-Critic,SAC)算法。首先,为解决训练初期探索效率低的问题,提出一种基于引斥力模型的策略引导机制,通过目标位置信息引导机械臂运动,加速收敛过程;其次,基于长短期记忆网络对算法的策略网络和价值网络进行改进,有效利用历史信息,增强策略学习能力,提高算法的收敛速度和稳定性。仿真结果表明,所提出的算法在行星减速器中心轴装配任务中取得显著的效果,装配成功率高达99.4%,与普通SAC算法相比,平均最大接触力和力矩分别降低了68.8%和79.2%。在物理环境中装配成功率达95%以上,最大接触力和力矩分别小于10 N和1.5 N·m,验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 深度强化学习 轴孔装配 SAC算法 引斥力模型 lstm网络
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基于CNN-LSTM预测模型的云南黑山羊舍环境监控系统设计
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作者 于尧 窦芊遇 +2 位作者 余礼根 李奇峰 张俊 《河北农业大学学报》 北大核心 2026年第1期94-102,共9页
本研究利用卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)构建预测模型,对云南黑山羊舍环境进行精准预测,并基于此优化羊舍环境控制系统设计。通过调整通风系统、加热与降温设备以及光照设备的参数和运行策略,实现了对羊舍环境的精准调控。... 本研究利用卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)构建预测模型,对云南黑山羊舍环境进行精准预测,并基于此优化羊舍环境控制系统设计。通过调整通风系统、加热与降温设备以及光照设备的参数和运行策略,实现了对羊舍环境的精准调控。优化后的控制系统能够根据不同的预测结果,自动调整环境参数,以创造更适宜云南黑山羊生长的环境条件。实验结果表明,基于CNN-LSTM预测模型的云南黑山羊舍环境控制优化设计显著提高了羊舍环境的稳定性、舒适性和可控性。这不仅有助于提升云南黑山羊的生长效率、健康状况和生产性能,还有助于减少能源消耗和养殖成本。本研究不仅为云南黑山羊的养殖管理提供了智能化、精准化的环境控制方案,也为其他类似动物养殖环境的优化控制提供了有益的参考和借鉴。 展开更多
关键词 CNN-lstm预测模型 云南黑山羊 羊舍环境控制 优化设计 精准调控
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物理特征扩展的ASReLU-CNN-LSTM短期光伏功率预测研究
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作者 刘伟 李洋洋 《电力系统保护与控制》 北大核心 2026年第2期58-69,共12页
为提高光伏发电系统在复杂多变气象条件下输出功率预测的精确性和稳定性,基于物理-数据融合的驱动策略,提出一种物理特征扩展的ASReLU-CNN-LSTM短期光伏功率预测方法。该方法首先通过改进太阳轨迹模型动态校正斜面辐照度,使其更准确地... 为提高光伏发电系统在复杂多变气象条件下输出功率预测的精确性和稳定性,基于物理-数据融合的驱动策略,提出一种物理特征扩展的ASReLU-CNN-LSTM短期光伏功率预测方法。该方法首先通过改进太阳轨迹模型动态校正斜面辐照度,使其更准确地反映组件实际受光强度,接着结合光电转换模型与小型前馈网络扩展数据集的相对功率特征。其次,构建自适应平滑修正线性单元(adaptively smooth rectifier linear unit,ASReLU),通过参数自适应平滑修正优化卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的负特征提取能力。最后,将物理特征扩展的数据集输入ASReLU-CNN-LSTM模型,实现光伏功率的预测。在两个不同气候区数据集上的实验结果表明,该预测方法具有较高的精确性和泛化能力。 展开更多
关键词 短期光伏功率预测 太阳轨迹模型 光电转换模型 自适应平滑修正线性单元 CNN-lstm模型
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基于TCN-LSTM模型的深基坑变形预测研究
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作者 叶剑锋 《广州建筑》 2026年第1期72-77,共6页
由于深基坑变形发展趋势受复杂地质条件及动态施工环境影响,为保障基坑安全而对深基坑变形开展精准预测,是亟待突破的工程难题。为实现高精度与强鲁棒性的变形预测,该研究提出一种融合时序卷积网络(TCN)与长短期记忆网络(LSTM)的混合深... 由于深基坑变形发展趋势受复杂地质条件及动态施工环境影响,为保障基坑安全而对深基坑变形开展精准预测,是亟待突破的工程难题。为实现高精度与强鲁棒性的变形预测,该研究提出一种融合时序卷积网络(TCN)与长短期记忆网络(LSTM)的混合深度学习模型(TCN-LSTM)。该模型通过TCN中的扩张因果卷积操作提取多尺度时序特征,并利用LSTM的门控机制建模长期依赖与非线性的动态演化过程。TCN与LSTM的跨模态集成有效增强了模型的特征表达与泛化能力。基于广州某医院深基坑工程的实测数据开展对比实验,结果表明:所提出的TCN-LSTM模型在拟合优度(R^(2))、均方误差(MSE)与平均绝对误差(MAE)三项指标上均显著优于传统RNN、LSTM及CNNLSTM模型,其R^(2)分别提升97.43%、80.59%及11.38%,MSE分别降低33.01%、23.66%与10.13%,MAE分别降低57.81%、49.00%与35.46%,同时表现出优异的噪声鲁棒性。该研究为深基坑变形预测提供了一种可靠的解决方案,对工程风险的智能感知与主动防控具有重要理论价值与工程应用前景。 展开更多
关键词 深基坑 变形预测 时间卷积网络(TCN) 长短期记忆神经网络(lstm) 混合深度学习模型(TCN-lstm) 鲁棒性
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A Transformer-Based Deep Learning Framework with Semantic Encoding and Syntax-Aware LSTM for Fake Electronic News Detection
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作者 Hamza Murad Khan Shakila Basheer +3 位作者 Mohammad Tabrez Quasim Raja`a Al-Naimi Vijaykumar Varadarajan Anwar Khan 《Computers, Materials & Continua》 2026年第1期1024-1048,共25页
With the increasing growth of online news,fake electronic news detection has become one of the most important paradigms of modern research.Traditional electronic news detection techniques are generally based on contex... With the increasing growth of online news,fake electronic news detection has become one of the most important paradigms of modern research.Traditional electronic news detection techniques are generally based on contextual understanding,sequential dependencies,and/or data imbalance.This makes distinction between genuine and fabricated news a challenging task.To address this problem,we propose a novel hybrid architecture,T5-SA-LSTM,which synergistically integrates the T5 Transformer for semantically rich contextual embedding with the Self-Attentionenhanced(SA)Long Short-Term Memory(LSTM).The LSTM is trained using the Adam optimizer,which provides faster and more stable convergence compared to the Stochastic Gradient Descend(SGD)and Root Mean Square Propagation(RMSProp).The WELFake and FakeNewsPrediction datasets are used,which consist of labeled news articles having fake and real news samples.Tokenization and Synthetic Minority Over-sampling Technique(SMOTE)methods are used for data preprocessing to ensure linguistic normalization and class imbalance.The incorporation of the Self-Attention(SA)mechanism enables the model to highlight critical words and phrases,thereby enhancing predictive accuracy.The proposed model is evaluated using accuracy,precision,recall(sensitivity),and F1-score as performance metrics.The model achieved 99%accuracy on the WELFake dataset and 96.5%accuracy on the FakeNewsPrediction dataset.It outperformed the competitive schemes such as T5-SA-LSTM(RMSProp),T5-SA-LSTM(SGD)and some other models. 展开更多
关键词 Fake news detection tokenization SMOTE text-to-text transfer transformer(T5) long short-term memory(lstm) self-attention mechanism(SA) T5-SA-lstm WELFake dataset FakeNewsPrediction dataset
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基于并行Transformer-LSTM的IoT时间序列异常检测方法
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作者 毋丽丽 王健 +2 位作者 冯丽萍 高天 刘文远 《燕山大学学报》 北大核心 2026年第1期85-94,共10页
针对物联网复杂时间序列的异常检测问题,本研究提出了一种基于Transformer和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)优化的并行Transformer-LSTM混合模型。利用沙普利加解释值对特征重要性进行评估,进而筛选出关键特征,同时采用... 针对物联网复杂时间序列的异常检测问题,本研究提出了一种基于Transformer和长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)优化的并行Transformer-LSTM混合模型。利用沙普利加解释值对特征重要性进行评估,进而筛选出关键特征,同时采用滑动切片技术对时间序列数据进行重构,以增强模型对时域特征的捕捉能力。此外,引入集成层对不同特征进行整合并自动调整其权重,从而优化异常检测性能。实验部分使用均方误差和二元交叉熵作为损失函数,分别对LSTM、串联Transformer-LSTM模型及并行Transformer-LSTM模型进行训练,最终通过加权方式获取异常分值。实验结果表明,所提出的模型在真实数据集上表现出色,与现有方法相比,在准确率、精确度、召回率等关键指标上均有显著提升。进一步的消融实验验证了模型各组成部分的有效性,即使在异常率仅为1%的Fridge数据集,检测准确率仍可以达到99.93%,充分证明了该模型在复杂时间序列异常检测任务中的优越性能。 展开更多
关键词 物联网 异常检测 TRANSFORMER lstm
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基于ARDL和LSTM模型的棉花期货价格影响因素分析及预测
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作者 张央 刘蕴莹 +1 位作者 叶诗雨 薛文良 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期180-188,共9页
在中国棉花目标价格改革的背景下,采用理论分析和自回归分布滞后模型(ARDL)模型研究棉花期货价格的影响因素,并用优化的长短期记忆网络(LSTM)模型对其进行预测,达到较优的预测效果,为揭示棉花期货价格波动特征和主要影响因素提供了理论... 在中国棉花目标价格改革的背景下,采用理论分析和自回归分布滞后模型(ARDL)模型研究棉花期货价格的影响因素,并用优化的长短期记忆网络(LSTM)模型对其进行预测,达到较优的预测效果,为揭示棉花期货价格波动特征和主要影响因素提供了理论支持,同时为棉纺织企业把握棉花市场动态、降低棉花成本风险提供了可靠依据。理论分析和ARDL模型结果表明:中国棉花期货价格具有涨跌特征明显、波动幅度大、季节性特征不显著和较强金融属性的特征;中国棉花期货价格主要受自身滞后1期、美棉期货价格、大宗商品价格指数、涤纶短纤价格、黏胶短纤价格、棉花期货成交量等因素的影响;大宗商品价格指数对棉花期货价格影响最大,两者具有显著的联动效应,美棉期货价格影响次之,随后是涤纶短纤和黏胶短纤价格的影响,而自身滞后1期的棉花期货价格和棉花期货成交量的影响较为有限。进一步对棉花期货价格进行预测,结果显示该优化的LSTM模型平均预测误差仅为1.89%,具有良好的预测性能。最后提出了相关政策建议。 展开更多
关键词 棉花期货价格 ARDL模型 波动特征 影响因素 价格预测 lstm模型
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基于IPSO-LSTM的日光温室温湿度预测
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作者 刘博杰 刘大铭 +2 位作者 沈晖 李波洋 蔡玉琴 《农机化研究》 北大核心 2026年第5期198-206,共9页
针对传统神经网络算法在温室预测方面精度不足等问题,提出了一种基于改进粒子群算法(IPSO)优化LSTM神经网络的日光温室温湿度预测方法。利用室外气象站和室内传感器获取室内外环境数据,并引入卷膜开度、加热器和喷水器开启功率等人为控... 针对传统神经网络算法在温室预测方面精度不足等问题,提出了一种基于改进粒子群算法(IPSO)优化LSTM神经网络的日光温室温湿度预测方法。利用室外气象站和室内传感器获取室内外环境数据,并引入卷膜开度、加热器和喷水器开启功率等人为控制因素,将采集数据进行缺失填充、多数据融合、归一化处理和相关性分析,最终以时间序列输入预测模型进行训练和测试。试验结果表明:改进方法对未来12 h温度预测的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和决定系数(R^(2))分别为0.5109℃、0.3755℃、0.9480,相对湿度预测的RMSE、MAE和R^(2)分别为5.1853%、3.6670%、0.8906;在24 h预测中,温度预测的RMSE、MAE、R^(2)分别为0.5672℃、0.4033℃、0.9293,相对湿度预测的RMSE、MAE、R^(2)分别为5.4462%、3.8587%、0.8613。相较于其他模型,IPSO-LSTM预测模型显著提升了温室温湿度的预测精度,可为温室环境控制系统提供高时效的决策依据。 展开更多
关键词 日光温室 温湿度预测 lstm神经网络 IPSO算法
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基于Bi-LSTM特征融合和FT-FSL的非侵入式负荷辨识
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作者 张竹露 李华强 +1 位作者 刘洋 许立雄 《广西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期33-44,共12页
通过非侵入式负荷监测(non-intrusive load monitoring,NILM)对负荷能耗进行实时监测和数据分析,能够实现能源合理配置和精细化管理。为了提高负荷标注数据不足情况下NILM的负荷识别效果,本文提出一种基于Bi-LSTM特征融合和微调小样本学... 通过非侵入式负荷监测(non-intrusive load monitoring,NILM)对负荷能耗进行实时监测和数据分析,能够实现能源合理配置和精细化管理。为了提高负荷标注数据不足情况下NILM的负荷识别效果,本文提出一种基于Bi-LSTM特征融合和微调小样本学习(fine-tuned few-shot learning,FT-FSL)的新方法应用于NILM。首先,通过Bi-LSTM将加权像素电压-电流(voltage-current,V-I)图像特征和多维时频序列特征进行融合;然后,通过FT-FSL使负荷分类模型能够基于少量标注数据进行训练;最后,在PLAID数据集上与4种主流FSL方法(包括匹配网络、原型网络、关系网络和MAML)进行对比实验。结果表明,本文方法的准确率达到92.46%,与对比模型相比,分别提高12.21个百分点、4.18个百分点、5.90个百分点和9.04个百分点,验证了本文方法能够有效识别标注数据不足的负荷类型。 展开更多
关键词 非侵入式负荷监测 负荷辨识 小样本学习 Bi-lstm 微调
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基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法
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作者 岳新鹏 王红 何勇 《机床与液压》 北大核心 2026年第2期25-32,共8页
针对现有滚动轴承健康指标(HI)构建方法计算效率较低、权重参数选取合理性欠缺的问题,提出一种基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法。以滚动轴承的原始振动信号为基础,提取时域、频域和时频域特征,并利用特征筛选综合... 针对现有滚动轴承健康指标(HI)构建方法计算效率较低、权重参数选取合理性欠缺的问题,提出一种基于多域特征提取的KPCA-LSTM滚动轴承健康指标构建方法。以滚动轴承的原始振动信号为基础,提取时域、频域和时频域特征,并利用特征筛选综合指标得到优选特征集,采用核主成分分析(KPCA)对优选特征集进行降维以消除冗余信息。试验结果表明:经KPCA降维后,前3个主元保留了优选特征集97%以上的有用信息,有效实现了特征提取和降维。考虑到长短时记忆网络(LSTM)在捕捉时间序列数据长期依赖关系方面的优势,将降维后的优选特征集输入LSTM构建健康指标,并采用3次连续3σ准则识别早期故障点;为进一步提前HI早期故障的识别时刻,以早期故障识别时刻为目标函数,对特征筛选综合指标中的权重参数进行优化。在试验1中,权重参数优化后得到的HI相对于优化前的早期故障识别时刻提前120 min,相较已有研究可提前70 min,且单调性比现有研究提高8.4%;在试验2中,权重参数优化后较优化前早期故障的识别时刻提前2 min,较已有研究可提前4 min,证明了所提HI构建方法的优越性和权重参数优化的有效性。 展开更多
关键词 滚动轴承 特征提取 健康指标(HI) 核主成分分析(KPCA) 长短时记忆网络(lstm)
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基于Informer-SAO-LSTM的刀具磨损预测
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作者 李昂 马俊燕 唐源斌 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2026年第1期151-155,161,共6页
在产品加工过程中,准确预测刀具的磨损值既能避免过早更换造成的成本浪费,又可防止过度磨损影响加工精度,从而最大化发挥刀具寿命的价值。为了解决这个问题,提出了一种基于Informer、SAO与LSTM结合的深度学习网络模型,用于刀具磨损预测... 在产品加工过程中,准确预测刀具的磨损值既能避免过早更换造成的成本浪费,又可防止过度磨损影响加工精度,从而最大化发挥刀具寿命的价值。为了解决这个问题,提出了一种基于Informer、SAO与LSTM结合的深度学习网络模型,用于刀具磨损预测。Informer具有高效的编码器结构和稀疏自注意力机制,而LSTM网络具有较强的时间序列建模能力,通过SAO算法对超参数的调整,可以更准确高效地捕捉刀具磨损过程中长期的依赖关系,从而提取更有效的特征,提升了模型在处理长序列数据时的效率和准确性。使用PHM2010数据集进行对比实验,实验结果表明所提出的Informer-SAO-LSTM模型在MAE、RMSE等多项指标上均表现出色,最后设计了实验进行验证,进一步说明了所提出的方法比对比模型的预测准确率更高,泛化能力更好。 展开更多
关键词 lstm INFORMER SAO 刀具磨损 深度学习 时间序列预测
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基于多头注意力机制和自定义损失函数LSTM的智能洪水预报
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作者 胡川 史宗浩 +1 位作者 唐菲菲 朱洪洲 《中国农村水利水电》 北大核心 2026年第1期30-36,44,共8页
洪水是全球范围内常见的自然灾害之一,准确的洪水预报对于灾害预防和应急管理具有重要意义。传统洪水预报模型在处理复杂降雨数据和洪峰特征时存在局限性,为此,研究提出了一种融合注意力机制和自定义Floss损失函数的LSTM模型。研究以南... 洪水是全球范围内常见的自然灾害之一,准确的洪水预报对于灾害预防和应急管理具有重要意义。传统洪水预报模型在处理复杂降雨数据和洪峰特征时存在局限性,为此,研究提出了一种融合注意力机制和自定义Floss损失函数的LSTM模型。研究以南宁市邕江流域为案例,收集了南宁市邕江流域2008至2024年15场历史洪水事件的降雨及洪峰数据,通过滑动窗口方法扩展为320组训练样本。模型训练过程中引入K折交叉验证,以提升泛化能力与收敛效率;同时采用粒子群优化(PSO)算法对网络结构和学习率等关键超参数进行自动化调优。为降低洪峰水位低估风险,设计了包含低估惩罚项和水位加权项的Floss损失函数,用以强化模型对高水位区域的敏感性。在测试阶段,对比了含有多头注意力机制和不含该机制的LSTM模型在Floss损失函数下的预测效果,并进一步对比了传统损失函数Huber、MAE、MSE与自定义Floss损失函数的预测效果。结果表明:(1)引入注意力机制的模型预测精度显著提升,测试集RMSE较基础模型(1.964 2)降低41.6%,达到1.146 2;(2)Floss损失函数通过低估惩罚(β=1.206 9)和水位权重调整(α=1.0),有效减少预测低估现象,其RMSE(1.146 2)优于Huber(1.183 4)、MAE(1.186 4)和MSE(1.231 3);(3)融合注意力机制与Floss的LSTM模型在3场独立洪水事件中的洪峰水位未出现低估且误差在1.15 m内。结果表明通过引入注意力机制和自定义损失函数提升了模型的预测精度和鲁棒性,为洪水智能预报提供了新的方法路径与技术支撑。 展开更多
关键词 注意力机制 自定义损失函数 lstm 洪水预报 特征融合
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基于SSA去噪的级联LSTM网络地球极移短期预报方法
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作者 张文渊 彭劲松 +2 位作者 韦纳都 高雨 张书毕 《测绘学报》 北大核心 2026年第1期46-58,共13页
地球极移是深空探测和卫星精密定轨的关键参数,其高精度预报模型是空间大地测量领域的研究热点。针对长短期记忆(LSTM)神经网络在短期预测中由于训练场景与应用场景不一致而导致的预测误差累积以及忽略信号噪声影响的问题,本文提出了一... 地球极移是深空探测和卫星精密定轨的关键参数,其高精度预报模型是空间大地测量领域的研究热点。针对长短期记忆(LSTM)神经网络在短期预测中由于训练场景与应用场景不一致而导致的预测误差累积以及忽略信号噪声影响的问题,本文提出了一种基于奇异谱分析(SSA)去噪的级联LSTM网络地球极移短期预报方法。该方法首先利用SSA算法剔除极移时序信号的高频噪声项,随后充分考虑未来不同预测天数的场景特征变化,通过级联架构实现前序子模型输出与后续子模型输入的误差抵偿传导,构建了多个子模型相互连接、逐级传递的级联式LSTM框架。利用1984—2024年的EOP 20 C04序列数据进行了试验验证,结果表明:对于1~10天的短期预报,本文方法在极移X和Y方向的预测结果的平均绝对误差(MAE)分别为1.70和0.93 mas,相较于递归LSTM模型的MAE分别降低了42.8%和48.1%,同时相较于SSA-递归LSTM模型的预报精度分别提升了11.1%和28.8%。此外,本文模型在未来6~10天的极移预报中具有显著优势,论证了本文方法可有效抑制预报误差积累,提高中后期预报精度,将模型预报结果应用于卫星轨道的天球坐标系与地球坐标系转换,显著提升了坐标转换精度。 展开更多
关键词 地球极移 短期预报 SSA 级联lstm 去噪优化
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SBAS-InSAR与CNN-LSTM融合的石墨尾矿坝形变时空耦合分析与动态预警模型
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作者 王跃 李如仁 毕升 《地震工程学报》 北大核心 2026年第2期285-296,共12页
石墨尾矿坝作为高势能堆积体,因石墨尾矿选矿工艺,使颗粒呈双峰结构分布,导致其内部受力情况及失稳机理复杂,滑坡风险高且难以预测。因此,通过短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术反演石墨尾矿坝表面的时序形变特征,并结合监测数据构建卷... 石墨尾矿坝作为高势能堆积体,因石墨尾矿选矿工艺,使颗粒呈双峰结构分布,导致其内部受力情况及失稳机理复杂,滑坡风险高且难以预测。因此,通过短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术反演石墨尾矿坝表面的时序形变特征,并结合监测数据构建卷积长短期记忆网络(CNN-LSTM)模型,以预测其形变趋势。首先,利用SBAS-InSAR技术处理2019年12月—2021年12月的60景SAR影像,获取研究区累计形变量和年均形变速率,通过对比现场GNSS同名监测点数据,并结合误差评价指标分析,验证InSAR监测精度;然后,分析降雨量与沉降量的关联特性,得出沉降量与降雨量呈周期性变化特征,揭示尾矿坝形变的内在机理;最后,构建CNN-LSTM模型,引入长短期记忆(LSTM)模型和双向循环神经网络(BiGRU)模型,通过误差指标及损失函数对训练及预测结果进行评价。结果表明:(1)尾矿坝顶部表现为沉降,坡顶点b沉降量为189.74 mm,由顶部外扩展,沉降量呈减小趋势,直至坡脚变为抬升,坡脚处点a、f抬升量分别为13.8 mm、26.8 mm;(2)SBAS-InSAR技术与全球导航卫星系统(GNSS)监测结果最大绝对误差4.67 mm,误差分布均匀,SBAS-InSAR技术对石墨尾矿形变监测满足精度要求;(3)降雨为尾矿坝形变主要影响因素,随石墨尾矿内含水量变化,形变呈周期波动特性;(4)对三种预测模型比较分析,可知CNN-LSTM模型损失函数训练集和测试集的曲线拟合度高,表明训练效果好,揭示了该模型预测石墨尾矿形变结果较优,6个特征点位预测误差指标显示,最大均方根误差小于2.06 mm,平均绝对误差小于1.60 mm,决定系数最大值0.89。因此,文章可为北方地区石墨尾矿灾害监测及预警提供技术支撑。 展开更多
关键词 Sentinel-1A SBAS-InSAR 石墨尾矿库 形变智能识别 CNN-lstm
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基于LSTM神经网络预测转炉炉壁温度周期性波动
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作者 陈习堂 孙鼎然 +3 位作者 张鑫 高荣 王恩志 徐建新 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2026年第1期9-19,共11页
针对铜冶炼转炉在生产过程中因熔体喷溅、摇炉操作等动态工况导致炉壁温度出现周期性剧烈波动,传统静态温度监测方法难以准确预测的问题,本文提出一种融合LSTM神经网络与图像匹配技术的智能监测方法。通过部署于炉腹、风眼区、端盖东、... 针对铜冶炼转炉在生产过程中因熔体喷溅、摇炉操作等动态工况导致炉壁温度出现周期性剧烈波动,传统静态温度监测方法难以准确预测的问题,本文提出一种融合LSTM神经网络与图像匹配技术的智能监测方法。通过部署于炉腹、风眼区、端盖东、端盖西四部位的红外热像仪采集时序温度数据,创新性地采用模板区域提取与灰度差异分析算法对摇炉遮挡等异常图像进行预处理,有效提升数据质量。在此基础上,构建LSTM预测模型,利用其门控机制捕捉温度序列的长期依赖关系,实现对未来温度趋势的精准预测。工业验证结果表明,该模型在炉腹和端盖西的预测平均绝对误差(MAE)为1.35~1.44℃,风眼区等复杂工况下MAE控制在3.66~4.20℃,显著优于传统方法。该方法能够可靠识别炉衬蚀损引起的温度上升趋势,为转炉预测性维护提供数据支撑,对保障安全生产、延长炉寿及推动冶炼智能化具有重要工程价值。 展开更多
关键词 PS转炉 lstm神经网络 温度预测 预测性维护 图像匹配
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面向机械臂的改进型CNN-LSTM外力矩预测算法
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作者 卿志强 曾福川 +3 位作者 胡晓兵 张雪健 王传龙 高灵强 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2026年第2期62-67,共6页
提出了一种基于数据驱动的机械臂外力矩估计方法,旨在解决传统基于物理模型方法在复杂环境中适应性差的问题。所提出的模型采用融合卷积注意力机制的CALSTM网络结构,利用CNN提取机械臂运动数据中的局部空间特征,结合LSTM捕捉时间序列依... 提出了一种基于数据驱动的机械臂外力矩估计方法,旨在解决传统基于物理模型方法在复杂环境中适应性差的问题。所提出的模型采用融合卷积注意力机制的CALSTM网络结构,利用CNN提取机械臂运动数据中的局部空间特征,结合LSTM捕捉时间序列依赖性,并通过卷积注意力模块提升特征提取能力。实验表明,该方法能够有效估计七关节机械臂的外力矩,与传统模型相比在估计精度和稳定性上均有显著提升,为复杂非线性系统的外部力矩估计提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 外力矩估计 数据驱动 CNN+lstm 卷积注意力模块
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