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基于xLSTM-Informer的瓦斯浓度预测模型研究
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作者 谭波 杨宽 +5 位作者 隋龙琨 左云飞 高赛逸 汤松鹭 高科天 贾锦祥 《工矿自动化》 北大核心 2025年第9期81-89,共9页
针对矿井瓦斯浓度预测任务中存在的多变量非线性耦合、长期依赖建模能力不足及模型滞后响应严重等问题,提出了一种融合扩展型长短期记忆网络(xLSTM)与Informer结构的复合型预测模型(xLSTM-Informer)。将xLSTM作为前置处理器,通过多层残... 针对矿井瓦斯浓度预测任务中存在的多变量非线性耦合、长期依赖建模能力不足及模型滞后响应严重等问题,提出了一种融合扩展型长短期记忆网络(xLSTM)与Informer结构的复合型预测模型(xLSTM-Informer)。将xLSTM作为前置处理器,通过多层残差记忆单元提取短时间窗口内的波动模式与变量间的耦合信息,并将其转换为结构化时序序列表征,再将处理后的时序表示输入至Informer主干结构中,进一步在扩展的时间窗口中提取全局依赖关系与稳定趋势,从而在保持细节响应的同时增强预测的时序连续性。基于井下束管监测系统采集的多源环境参数数据,开展特征重要性分析,选取O_(2)浓度、温度与风速3个指标作为输入变量,构建输入特征体系。利用xLSTM提取深层时序特征,并通过Informer中引入的ProbSparse自注意力机制,有效捕捉时序特征中的全局依赖关系,从而提升模型对非平稳性瓦斯浓度预测的能力。为评估xLSTM-Informer模型在瓦斯浓度预测任务中的性能优势,与xLSTM模型、Transformer模型及经典Informer模型进行比较,结果表明:xLSTM-Informer模型在平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)与决定系数R^(2)上均取得最优性能,R^(2)达0.954,较对比模型分别提升了21.4%,17.8%和19.4%。为进一步验证xLSTM-Informer模型在瓦斯浓度预测任务中的有效性与适应性,选取某矿井综放工作面实测传感器数据进行实例验证,同时与LSTM-Transformer,RNN-Informer,LSTM-Informer和双向LSTM-Informer(BiLSTM-Informer)4类复合模型进行对比,结果表明:xLSTM-Informer模型在瓦斯浓度变化趋势与关键拐点的响应方面均优于对比模型,表现出较高的拟合性和时序同步性。 展开更多
关键词 瓦斯浓度预测 长时间序列预测 xLSTM INFORMER probsparse自注意力机制
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Two-stage photovoltaic power forecasting method with an optimized transformer
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作者 Yanhong Ma Feng Li +2 位作者 Hong Zhang Guoli Fu Min Yi 《Global Energy Interconnection》 EI CSCD 2024年第6期812-824,共13页
Accurate photovoltaic(PV)power forecasting ensures the stability and reliability of power systems.To address the complex characteristics of nonlinearity,volatility,and periodicity,a novel two-stage PV forecasting meth... Accurate photovoltaic(PV)power forecasting ensures the stability and reliability of power systems.To address the complex characteristics of nonlinearity,volatility,and periodicity,a novel two-stage PV forecasting method based on an optimized transformer architecture is proposed.In the first stage,an inverted transformer backbone was utilized to consider the multivariate correlation of the PV power series and capture its non-linearity and volatility.ProbSparse attention was introduced to reduce high-memory occupation and solve computational overload issues.In the second stage,a weighted series decomposition module was proposed to extract the periodicity of the PV power series,and the final forecasting results were obtained through additive reconstruction.Experiments on two public datasets showed that the proposed forecasting method has high accuracy,robustness,and computational efficiency.Its RMSE improved by 31.23%compared with that of a traditional transformer,and its MSE improved by 12.57%compared with that of a baseline model. 展开更多
关键词 Photovoltaic power prediction Invert transformer backbone probsparse attention Weighted series decomposition
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改进Informer模型的苜蓿土壤湿度预测方法
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作者 王静 刘瑞 +1 位作者 杨松涛 葛永琪 《计算机技术与发展》 2024年第6期171-177,共7页
精准的苜蓿土壤湿度预测对于提高水资源利用率和降低智慧农业投入成本至关重要。针对传统土壤湿度预测方法在实际应用中存在预测周期短、精度低以及时空预测不足等问题,提出了一种融合快速傅里叶变换的Informer时空预测方法(Fast Fourie... 精准的苜蓿土壤湿度预测对于提高水资源利用率和降低智慧农业投入成本至关重要。针对传统土壤湿度预测方法在实际应用中存在预测周期短、精度低以及时空预测不足等问题,提出了一种融合快速傅里叶变换的Informer时空预测方法(Fast Fourier Transform and Spatio Temporal-Informer,FFT-ST-Informer)。首先,在传统Informer模型基础上添加了独立的时空嵌入层,从而捕获各个变量之间复杂的时空相关性。然后,根据土壤墒情与环境因素的相关性分析结果,选择降雨、灌溉量为关键环境因素,并使用快速傅里叶变换,通过提取某一周期具有先验的数据序列的频谱来表示其频域特征放入模型。此外,该模型中的ProbSparse自注意机制可以集中提取时空数据的重要上下文信息。FFT-ST-Informer模型使用来自宁夏引黄灌区自采的气象和土壤数据作为输入数据。实验结果表明,FFT-ST-Informer模型性能明显优于传统模型,比LSTM模型在平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、相关系数(R^(2))等评价指标上,分别提高了56.9%,64.4%,0.12%。 展开更多
关键词 苜蓿土壤湿度预测 快速傅里叶变换 空间嵌入层 probsparse自注意机制 Informer模型
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