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基于VMD-1DCNN-GRU的轴承故障诊断 被引量:2
1
作者 宋金波 刘锦玲 +2 位作者 闫荣喜 王鹏 路敬祎 《吉林大学学报(信息科学版)》 2025年第1期34-42,共9页
针对滚动轴承信号含噪声导致诊断模型训练困难的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD:Variational Mode Decomposition)和深度学习相结合的轴承故障诊断模型。首先,该方法通过VMD对轴承信号进行模态分解,并且通过豪斯多夫距离(HD:Hausd... 针对滚动轴承信号含噪声导致诊断模型训练困难的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD:Variational Mode Decomposition)和深度学习相结合的轴承故障诊断模型。首先,该方法通过VMD对轴承信号进行模态分解,并且通过豪斯多夫距离(HD:Hausdorff Distance)完成去噪,尽可能保留原始信号的特征。其次,将选择的有效信号输入一维卷积神经网络(1DCNN:1D Convolutional Neural Networks)和门控循环单元(GRU:Gate Recurrent Unit)相结合的网络结构(1DCNN-GRU)中完成数据的分类,实现轴承的故障诊断。通过与常见的轴承故障诊断方法比较,所提VMD-1DCNN-GRU模型具有最高的准确性。实验结果验证了该模型对轴承故障有效分类的可行性,具有一定的研究意义。 展开更多
关键词 故障诊断 深度学习 变分模态分解 一维卷积神经网络 门控循环单元
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基于GAT-GRU的高渗透率分布式新能源接入的配电网无功优化 被引量:2
2
作者 刘会家 滕杰 +1 位作者 冯铃 肖懂 《现代电力》 北大核心 2025年第3期531-541,共11页
无功优化在配电网的电压控制、潮流分布以及整个配电网的稳定中起着至关重要的作用。目前,高渗透率新能源的分布式并网以及负荷的多样化给电网的稳定运行带来了巨大的挑战,传统无功补偿方式的时效性以及准确性在当下复杂电网背景下已经... 无功优化在配电网的电压控制、潮流分布以及整个配电网的稳定中起着至关重要的作用。目前,高渗透率新能源的分布式并网以及负荷的多样化给电网的稳定运行带来了巨大的挑战,传统无功补偿方式的时效性以及准确性在当下复杂电网背景下已经无法满足低成本–高质量的供电要求。针对以上情况,该文采用图注意力网络(graph attention networks,GAT)结合门控循环单元(gate recurrent unit,GRU)神经网络对配电网的无功做出优化决策,基于GAT-GRU网络,把握节点间相关性特征的同时获取配电网特征时间依赖性。依据决策,通过无功调节设备与智能柔性开关(soft open point,SOP)协同,以解决配电网的无功优化问题。最后,利用改进的IEEE 33节点配电模型对所提方法进行验证,结果表明GAT-GRU网络在电压控制、网络损耗优化等方面具有良好的效果,证明了该方法在无功优化中的有效性与优异性。 展开更多
关键词 无功优化 配电网 图注意力网络 门控循环单元 分布式能源 智能软开关
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具有注意力机制的CNN-GRU模型在风电机组异常状态预警中的应用 被引量:1
3
作者 马良玉 胡景琛 +1 位作者 段晓冲 黄日灏 《南京信息工程大学学报》 北大核心 2025年第3期374-383,共10页
针对风电机组长期在恶劣环境中工作导致故障频发的问题,提出一种具有注意力机制的卷积神经网络(CNN)及门控循环单元(GRU)的异常工况预警方法.利用快速密度峰值聚类和局部离群因子算法对风电机组数据采集与监控系统中的异常数据进行清洗... 针对风电机组长期在恶劣环境中工作导致故障频发的问题,提出一种具有注意力机制的卷积神经网络(CNN)及门控循环单元(GRU)的异常工况预警方法.利用快速密度峰值聚类和局部离群因子算法对风电机组数据采集与监控系统中的异常数据进行清洗,结合机理分析及极端梯度提升(XGBoost)算法对特征重要性的评估确定模型的输入输出参数,进而采用具有注意力机制的CNN-GRU模型建立风电机组正常运行工况的性能预测模型.以该预测模型为基础,利用时移滑动窗口构建风电机组状态评价指标,并结合统计学中的区间估计法确定预警阈值,最终实现机组异常工况预警.应用某风电机组真实历史故障数据进行实验,结果表明,本文所提方法能够准确地对异常状态进行提前识别和预警,有利于运维人员及时处理故障,保证机组安全稳定运行. 展开更多
关键词 风电机组 卷积神经网络 门控循环单元 注意力机制 故障预警
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利用GRU双分支信息协同增强的长尾推荐模型 被引量:1
4
作者 钱忠胜 肖双龙 +2 位作者 朱辉 王晓闻 刘金平 《计算机科学与探索》 北大核心 2025年第2期476-489,共14页
长尾现象在序列推荐系统中长期存在,包括长尾用户和长尾项目两个方面。虽然现有许多研究缓解了序列推荐系统中的长尾问题,但大部分只是单方面地关注长尾用户或长尾项目。然而,长尾用户和长尾项目问题常常同时存在,只考虑其中一方会导致... 长尾现象在序列推荐系统中长期存在,包括长尾用户和长尾项目两个方面。虽然现有许多研究缓解了序列推荐系统中的长尾问题,但大部分只是单方面地关注长尾用户或长尾项目。然而,长尾用户和长尾项目问题常常同时存在,只考虑其中一方会导致另一方性能不佳,且未关注到长尾用户、长尾项目各自的信息匮乏问题。提出一种利用GRU双分支信息协同增强的长尾推荐模型(long-tail recommendation model utilizing gated recurrent unit dualbranch information collaboration enhancement,LT-GRU),从用户与项目两个方面共同缓解长尾问题,并通过协同增强的方式丰富长尾信息。该模型由长尾用户和长尾项目双分支组成,每个分支分别负责各自的信息处理,并相互训练以充实另一方的信息。同时,引入一种偏好机制,通过演算用户与项目的影响因子,以动态调整用户偏好与项目热度,进一步缓解长尾推荐中信息不足问题。在Amazon系列的6个真实数据集上与6种经典模型进行实验对比,相较于长尾推荐模型中最优的结果,所提模型LT-GRU在HR与NDCG两个指标上分别平均提高2.49%、3.80%。这表明,在不牺牲头部用户和热门项目推荐性能的情况下,有效地缓解了长尾用户和长尾项目问题。 展开更多
关键词 推荐系统 长尾推荐 信息协同增强 门控循环单元(gru)
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梯次利用钠离子电池的GRU-DEKF融合估算
5
作者 蔡黎 刘雨杭 +2 位作者 王以琛 徐青山 邹小江 《电池》 北大核心 2025年第5期912-918,共7页
钠离子电池梯次利用的核心在于精准评估退役电池的可用余量。准确地估算电池的荷电状态(SOC)与健康状态(SOH),是保障系统梯次利用安全性、可靠性与优化管理的核心前提。针对钠离子电池在梯次利用场景下的特殊需求,建立改进的二阶RC等效... 钠离子电池梯次利用的核心在于精准评估退役电池的可用余量。准确地估算电池的荷电状态(SOC)与健康状态(SOH),是保障系统梯次利用安全性、可靠性与优化管理的核心前提。针对钠离子电池在梯次利用场景下的特殊需求,建立改进的二阶RC等效电路模型,提出门控循环单元(GRU)与双扩展卡尔曼滤波(DEKF)算法的融合估算架构。通过GRU动态学习电池的噪声演化规律,以自适应调整DEKF估算过程中的噪声协方差矩阵。模型对SOC及SOH关键参数估算的准确性与鲁棒性较高,SOC、SOH的最大误差分别为0.83%、0.92%。 展开更多
关键词 钠离子电池 梯次利用 荷电状态 健康状态 门控循环单元(gru) 双扩展卡尔曼滤波(DEKF)
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基于HBA-GRU的水电站大坝变形监控模型研究
6
作者 黄勇 刘昱玚 +3 位作者 宋璇 宋锦焘 朱海晨 张盛飞 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第9期95-100,共6页
大坝是水电站核心的挡水建筑物,大坝变形规律的精准监控是保障水电站安全的重要手段。针对大坝变形非线性强的特点以及监控模型参数影响的问题,融合先进深度学习和仿生优化算法,利用蜜獾优化算法(honey badger optimization algorithm,H... 大坝是水电站核心的挡水建筑物,大坝变形规律的精准监控是保障水电站安全的重要手段。针对大坝变形非线性强的特点以及监控模型参数影响的问题,融合先进深度学习和仿生优化算法,利用蜜獾优化算法(honey badger optimization algorithm,HBA)对深度学习门控制循环单元(gated recurrent unit,GRU)模型的超参数进行优化,建立HBA-GRU组合模型应用于水电站大坝变形监控预测。通过某水电站面板堆石坝变形监测数据实证结果显示,提出的组合模型在保持较高预测准确性的同时展现出良好的泛化性能,可为同类型水电站工程安全监控模型的构建提供有效技术支撑。 展开更多
关键词 水电站大坝 安全监控 变形预测 深度学习 门控制循环单元 蜜獾优化算法
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基于DWT与EMD-CNN-GRU并行的PMSM匝间短路故障诊断
7
作者 贾红云 张莉 《自动化与仪表》 2025年第11期112-117,共6页
针对永磁同步电机(PMSM)定子早期匝间短路故障难检测及邻近故障程度难区分的问题,提出了一种双通道并行特征提取的诊断方法。通道一采用离散小波变换(DWT)通过多尺度分解提取时频能量谱特征,精准捕捉故障信号的时域和频域特性;通道二利... 针对永磁同步电机(PMSM)定子早期匝间短路故障难检测及邻近故障程度难区分的问题,提出了一种双通道并行特征提取的诊断方法。通道一采用离散小波变换(DWT)通过多尺度分解提取时频能量谱特征,精准捕捉故障信号的时域和频域特性;通道二利用经验模态分解(EMD)分解信号后,通过卷积神经网络(CNN)和门控循环单元(GRU)提取时域局部与时序深层特征,显著提升故障动态感知能力。两通道特征串联拼接后输入全连接层分类,有效结合时频分布与时序动态特性。通过仿真获取不同故障程度的电流,输入DWT与EMD-CNN-GRU并行模型训练和测试,实验结果表明,该方法准确率高达99.87%,优于传统方法,验证了其有效性。 展开更多
关键词 匝间短路 小波能量谱 卷积神经网络 门控制循环单元
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基于GJO-CNN-GRU的堤防结构沉降预测模型研究
8
作者 张建伟 《水利水电工程设计》 2025年第4期1-6,共6页
针对堤防结构沉降预测中存在的非线性建模困难与模型参数优化复杂等挑战,提出一种融合金豺优化算法(Golden Jackal Optimization,GJO)的CNN-GRU混合神经网络模型。该模型结合了卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在提取空... 针对堤防结构沉降预测中存在的非线性建模困难与模型参数优化复杂等挑战,提出一种融合金豺优化算法(Golden Jackal Optimization,GJO)的CNN-GRU混合神经网络模型。该模型结合了卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)在提取空间局部特征方面的优势与门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)在处理时间序列数据中的高效性能,并通过GJO算法对模型关键超参数进行全局优化,以提升训练收敛速度与模型的泛化能力。基于实际堤防沉降监测数据开展的试验结果表明,与传统的BP神经网络和LSTM模型相比,所提出的GJO-CNN-GRU模型在平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)及决定系数(R^(2))等评估指标上均表现出更优的拟合与预测性能。该研究不仅为堤防结构健康监测提供了一种智能高效的技术方案,也为复杂工程结构变形的智能预测研究提供了新的方法借鉴与思路参考。 展开更多
关键词 堤防沉降预测 混合神经网络 卷积神经网络(CNN) 门控循环单元(gru) 金豺优化算法(GJO)
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一种基于注意力机制的BERT-CNN-GRU检测方法 被引量:3
9
作者 郑雅洲 刘万平 黄东 《计算机工程》 北大核心 2025年第1期258-268,共11页
针对现有检测方法对短域名检测性能普遍较差的问题,提出一种BERT-CNN-GRU结合注意力机制的检测方法。通过BERT提取域名的有效特征和字符间组成逻辑,根据并行的融合简化注意力的卷积神经网络(CNN)和基于多头注意力机制的门控循环单元(GRU... 针对现有检测方法对短域名检测性能普遍较差的问题,提出一种BERT-CNN-GRU结合注意力机制的检测方法。通过BERT提取域名的有效特征和字符间组成逻辑,根据并行的融合简化注意力的卷积神经网络(CNN)和基于多头注意力机制的门控循环单元(GRU)提取域名深度特征。CNN使用n-gram排布的方式提取不同层次的域名信息,并采用批标准化(BN)对卷积结果进行优化。GRU能够更好地获取前后域名的组成差异,多头注意力机制在捕获域名内部的组成关系方面表现出色。将并行检测网络输出的结果进行拼接,最大限度地发挥两种网络的优势,并采用局部损失函数聚焦域名分类问题,提高分类性能。实验结果表明,该方法在二分类上达到了最优效果,在短域名多分类数据集上15分类的加权F1值达到了86.21%,比BiLSTM-Seq-Attention模型提高了0.88百分点,在UMUDGA数据集上50分类的加权F1值达到了85.51%,比BiLSTM-Seq-Attention模型提高了0.45百分点。此外,该模型对变体域名和单词域名生成算法(DGA)检测性能较好,具有处理域名数据分布不平衡的能力和更广泛的检测能力。 展开更多
关键词 恶意短域名 BERT预训练 批标准化 注意力机制 门控循环单元 并行卷积神经网络
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基于WOA-GRU模型的煤泥浮选智能控制研究 被引量:1
10
作者 窦治衡 王然风 +3 位作者 秦新凯 柴宇青 李品钰 刘舒通 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期153-159,168,共8页
由于浮选过程机理复杂,难以满足先进过程控制的需求,基于系统辨识方法进行建模,并针对传统辨识方法拟合度较低的问题,提出了一种基于鲸鱼优化算法(WOA)与门控循环单元(GRU)(WOA-GRU)的系统辨识模型。该模型利用GRU有效应对浮选过程中存... 由于浮选过程机理复杂,难以满足先进过程控制的需求,基于系统辨识方法进行建模,并针对传统辨识方法拟合度较低的问题,提出了一种基于鲸鱼优化算法(WOA)与门控循环单元(GRU)(WOA-GRU)的系统辨识模型。该模型利用GRU有效应对浮选过程中存在的时滞特性,通过WOA对GRU网络参数进行优化,进一步提高了模型的辨识精度。考虑到现有选煤厂普遍使用单输入单输出的PID控制器,难以应对多输入多输出系统,将模型预测控制(MPC)引入实际生产现场,以更好地解决浮选过程中多变量耦合问题。基于代池坝选煤厂的生产数据,分别对WOA-GRU和NARX 2种辨识模型进行了MPC仿真,结果表明,WOA-GRU模型的拟合精度较NARX模型高51.84%,引入MPC后,WOA-GRU模型可将灰分波动控制在设定值的±4%内,优于NARX模型。现场试运行结果表明,灰分波动幅度位于5%~10%的数据较引入MPC前占比减少了10.8%,大于10%的数据占比则减少了3.9%,说明WAO-GRU模型不仅具备更高的精度与稳定性,而且能够减小灰分的波动,为煤泥浮选过程的智能化控制与应用提供了参考。 展开更多
关键词 煤泥浮选 系统辨识 模型预测控制 鲸鱼优化算法 门控循环单元 煤泥灰分
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基于GRU预测的改进UKF普适目标跟踪算法
11
作者 黄权印 蔡益朝 +2 位作者 李浩 吴卫华 王辰洋 《现代防御技术》 北大核心 2025年第6期134-148,共15页
针对传统算法对高机动目标精准建模难、普适性差的问题,提出了一种基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)预测的改进无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter,UKF)普适目标跟踪算法。将自注意力机制引入到传统GRU模型中,使得模型... 针对传统算法对高机动目标精准建模难、普适性差的问题,提出了一种基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)预测的改进无迹卡尔曼滤波(unscented kalman filter,UKF)普适目标跟踪算法。将自注意力机制引入到传统GRU模型中,使得模型能够更好地从历史观测数据中挖掘出目标的运动学方程,解决人工难以对机动目标运动精准建模问题;将学到的模型应用到UKF算法中,实现对目标的跟踪。仿真实验表明,相比于传统GRU模型以及UKF、交互多模型(interacting multiple model,IMM)等经典算法,所提算法具有更好的跟踪精度以及适应性。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波 目标跟踪 门控循环单元 自注意力机制 普适 交互多模型
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基于改进GRU神经网络的刀具磨损状态预测
12
作者 巢渊 张俊杰 +4 位作者 谈齐峰 张宜珺 戴国洪 夏志杰 张志胜 《光学精密工程》 北大核心 2025年第23期3765-3783,共19页
针对传统智能监测方法中信号特征提取繁琐,以及铣削过程中刀具磨损对工件质量和生产效率的影响等问题,提出一种基于改进GRU神经网络的刀具磨损状态预测方法(BiGRU-1DCNN-CBAM)。利用统计量、时域分析、频域分析和小波变换等方法提取刀... 针对传统智能监测方法中信号特征提取繁琐,以及铣削过程中刀具磨损对工件质量和生产效率的影响等问题,提出一种基于改进GRU神经网络的刀具磨损状态预测方法(BiGRU-1DCNN-CBAM)。利用统计量、时域分析、频域分析和小波变换等方法提取刀具信号的均值、峰度和功率谱密度等24个特征量,将多模态时间序列数据转换为刀具特征的时间序列图像;引入卷积神经网络挖掘信号数据的深层特征,结合卷积注意力机制模块增强模型对振动和切削力信号特征图的捕捉能力,将特征层展平拼接后输入BiGRU捕获长时依赖,通过全连接层回归刀具磨损量,实现数控加工过程中刀具磨损状态的剩余寿命预测。实验结果表明,该模型在PHM2010数据集上的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别为2.17μm和1.29μm,相比Bayesian-MCMC-Prognostics,SBiLSTM,RIME-CNN-SVM,MobilenetV3,TDConvLSTM,ISABO-IBiLSTM,IWOA-IECA-BiLSTM,LSTM-CNN-CBAM等模型,提升分别超过40.5%和52.1%,相比同类模型耗时至少减少2.8%。本文提出的模型能够有效表征刀具磨损程度,减小预测误差,取得了较好的预测效果。 展开更多
关键词 刀具磨损 深度学习 卷积神经网络(CNN) 门控循环单元(gru) 注意力模块 状态预测
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基于特征增强的Transformer-GRU库岸滑坡位移预测模型
13
作者 汪松林 唐辉明 邹宗兴 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期183-195,共13页
三峡库区水系纵横,峡谷幽深,广泛分布软弱易滑的三叠系和侏罗系红层,为我国地质灾害防治的重点区域。滑坡位移作为滑坡变形最直观的表征,其高精度预测对地质灾害风险防范具有重要意义。以三峡库区典型库岸滑坡——黄土坡临江Ⅰ号滑坡为... 三峡库区水系纵横,峡谷幽深,广泛分布软弱易滑的三叠系和侏罗系红层,为我国地质灾害防治的重点区域。滑坡位移作为滑坡变形最直观的表征,其高精度预测对地质灾害风险防范具有重要意义。以三峡库区典型库岸滑坡——黄土坡临江Ⅰ号滑坡为应用实例,在特征提取、集成学习和参数优化方面改进模型,深入挖掘每日降雨、库水位和地表位移监测数据中的关键特征,同时结合自注意力机制动态赋权及并行运算的优势,用Transformer编码层堆叠门控循环单元(gated recurrent unit,GRU),并用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法寻找最优超参数组合,提出了一种基于特征增强的Transformer-GRU库岸滑坡位移预测模型。结果表明,相较于粒子群优化门控循环单元模型(particle swarm optimization-gated recurrent unit,PSO-GRU)、粒子群优化反向传播神经网络模型(particle swarm optimization-backpropagation neural network,PSO-BPNN)、粒子群优化支持向量回归模型(particle swarm optimization-support vector regression,PSO-SVR)这类传统位移预测模型,新模型的均方根误差(root mean square error,RMSE)降低了72.02%~75.53%,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)降低了74.35%~78.86%,说明新模型在关键特征变量学习能力和位移预测精度上更具优势。该研究为滑坡位移预测研究提供了新思路。 展开更多
关键词 库岸滑坡 位移预测 特征增强 自注意力机制 门控循环单元(gru) 粒子群优化(PSO)
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基于3DGRU-EKF的锂电池SOC估算 被引量:1
14
作者 丁蒋诚 余先涛 +1 位作者 伍晨阳 何嘉鹏 《自动化与仪表》 2025年第1期1-5,10,共6页
电池荷电状态(state of charge,SOC)的准确估计近年来成为新能源发展的重中之重,也是电池管理系统(BMS)中最核心的部分。针对改进卡尔曼滤波算法(EKF)与门控循环单元神经网络算法(GRU)的缺陷,提出了一种基于3DGRU-EKF的改进SOC估算算法... 电池荷电状态(state of charge,SOC)的准确估计近年来成为新能源发展的重中之重,也是电池管理系统(BMS)中最核心的部分。针对改进卡尔曼滤波算法(EKF)与门控循环单元神经网络算法(GRU)的缺陷,提出了一种基于3DGRU-EKF的改进SOC估算算法。首先使用二阶RC电池等效模型,利用复合脉冲功率特性测试(HPPC)进行电池参数辨识;随后对电池模型进行状态空间方程的建立,并利用EKF算法进行更新迭代来估算电池的SOC,可以得到卡尔曼增益与SOC估算误差;最后将2个量结合HPPC工况下的电压与电流作为3DGRU网络的输入,真实的SOC作为输出来训练神经网络。实验结果表明,提出的3DGRUEKF算法估算SOC的均方根误差(RMSE)与平均绝对误差(MAE)均小于0.5%,具有良好的效果。 展开更多
关键词 锂电池 荷电状态 扩展卡尔曼滤波 门控循环神经网络
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基于改进CNN-GRU模型的滚动轴承多故障诊断模型
15
作者 张雄 渠伟瀅 +2 位作者 王文强 董乐聪 万书亭 《机电工程》 北大核心 2025年第10期1931-1939,共9页
针对多种工况和故障共存引起的滚动轴承故障,采用传统的基于卷积神经网络的故障诊断模型进行诊断时,存在提取特征不丰富、容易丢失故障敏感信息、计算复杂和准确性低的问题,为此,提出了一种二维卷积神经网络(2D-CNN)与门控循环单元(GRU... 针对多种工况和故障共存引起的滚动轴承故障,采用传统的基于卷积神经网络的故障诊断模型进行诊断时,存在提取特征不丰富、容易丢失故障敏感信息、计算复杂和准确性低的问题,为此,提出了一种二维卷积神经网络(2D-CNN)与门控循环单元(GRU)相结合的滚动轴承多故障诊断模型(2D-CNN-GRU),并采用XJTU-SY和QPZZ-II两个公开轴承数据集,对其有效性进行了验证。首先,采用2D-CNN作为空间特征提取器,获取了信号的多种局部和全局特征,并将GRU层作为信号时序信息特征提取器;然后,对模型的特征提取过程进行了可视化处理;最后,将所选择的有效信号输入2D-CNN-GRU模型中,完成了数据分类,进而完成了轴承故障诊断。研究结果表明:利用XJTU-SY实验数据和QPZZ-II实验数据,验证了该方法在多种工作条件下对多种轴承故障共存的情况具有优秀的分类效果,准确率达到了95%以上。与传统轴承故障诊断方法相比,2D-CNN-GRU模型具有更高的准确性和一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 滚动轴承 多故障诊断 二维卷积神经网络 门控循环单元 特征提取 数据预处理
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基于LSTM-GRU-Attention模型的管道直饮水月供水量预测
16
作者 刘颖 刘治学 +5 位作者 郭广丰 刘保卫 杜帅帅 王鹏渊 张新田 赵继然 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第3期116-124,共9页
管道直饮水月供水量的预测受到多种因素的影响,如气温变化、节假日效应以及用户数量变动等,这些因素共同作用导致供水量序列呈现出复杂性、非线性和非平稳性的特点。为了提高预测模型的准确度并优化其网络结构,提出了一种结合长短期记忆... 管道直饮水月供水量的预测受到多种因素的影响,如气温变化、节假日效应以及用户数量变动等,这些因素共同作用导致供水量序列呈现出复杂性、非线性和非平稳性的特点。为了提高预测模型的准确度并优化其网络结构,提出了一种结合长短期记忆(LSTM)、门控循环单元(GRU)与注意力机制(Attention)的LSTM-GRU-Attention预测模型。该模型通过贝叶斯优化算法确定最优超参数,并将外部因素如气温等与历史月供水量数据一起作为输入时间序列,借助Attention机制,模型能够对输入序列中的不同时间步进行加权处理,从而更准确地捕捉供水量的波峰和波谷值。结果表明:与单独使用LSTM、GRU及LSTM-GRU模型相比,LSTM-GRU-Attention模型在预测精度上有显著提升,平均绝对百分比误差(MAPE)达到了6.89%,较其他3种模型分别降低了7.74%、6.29%和5.23%,同时收敛速度更快。LSTM-GRU-Attention模型在高效预测管道直饮水月供水量方面展现了显著的效果,有助于直饮水企业合理安排生产计划、降低运营成本及提升管理水平,显示出较高的应用价值。 展开更多
关键词 管道直饮水 月供水量预测 长短期记忆网络 门控循环单元 LSTM-gru-Attention模型
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基于多维复向特征融合与CNN-GRU的转子不平衡量识别方法
17
作者 王坚坚 廖与禾 +1 位作者 杨磊 薛久涛 《中国机械工程》 北大核心 2025年第9期1905-1915,共11页
现有的无试重不平衡量识别算法采用优化算法框架,通过大量迭代运算以逐步逼近最优解,这类策略普遍收敛速度迟缓且易陷入局部极值。为此,利用神经网络直接学习并解析不平衡振动响应与不平衡量之间的复杂映射关系,进而实现不平衡量的高精... 现有的无试重不平衡量识别算法采用优化算法框架,通过大量迭代运算以逐步逼近最优解,这类策略普遍收敛速度迟缓且易陷入局部极值。为此,利用神经网络直接学习并解析不平衡振动响应与不平衡量之间的复杂映射关系,进而实现不平衡量的高精度识别。通过转子动力学模型进行仿真,构建了带标签的足量不平衡振动数据集。针对不平衡数据的多维复向特性,设计了一种特征融合机制。核心算法层面,结合卷积神经网络(CNN)与门控循环单元(GRU)构建了CNN-GRU混合模型,其中,CNN部分负责从振动数据中提取局部空间特征,GRU负责捕捉振动数据中的时序依赖关系,通过整合空间与时间域的信息,显著增强了模型的泛化能力和识别精度。测试集数据和实验台实验的不平衡量识别结果表明,所提方法可以准确预估识别转子的不平衡量,为无试重现场动平衡提供迅速准确的指导。 展开更多
关键词 转子 无试重 不平衡量识别 卷积神经网络-门控循环单元 多维复向特征融合
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基于IKOA优化SAGRU的大坝变形预测模型
18
作者 胡伟泊 赵二峰 +1 位作者 胡灵芝 黎祎 《人民长江》 北大核心 2025年第6期222-228,共7页
为充分发掘大坝变形监测数据中的有效信息并提升监控模型的预测精度,提出了基于IKOA优化SAGRU的大坝变形预测模型。首先,在门控循环单元(GRU)中引入自注意力机制,通过计算时间维度特征的贡献率,有效捕捉实测数据中的关键时序特征,提升... 为充分发掘大坝变形监测数据中的有效信息并提升监控模型的预测精度,提出了基于IKOA优化SAGRU的大坝变形预测模型。首先,在门控循环单元(GRU)中引入自注意力机制,通过计算时间维度特征的贡献率,有效捕捉实测数据中的关键时序特征,提升模型对关键信息的敏感性;然后通过混沌映射初始化、Runge-Kutta位置更新和ESQ强化3种策略对开普勒优化算法(KOA)进行改进,以对耦合自注意力机制的门控循环单元(SAGRU)中的超参数进行自动寻优。应用实例表明:改进开普勒优化算法(IKOA)在寻优速度和精度方面均优于麻雀搜索算法、灰狼优化算法、北方苍鹰优化算法和传统KOA,模型的RMSE相比GRU、LSTM和XGBoost模型分别降低了48.45%,54.56%和58.14%,尤其在实测位移变化的关键拐点和峰值处,优化后的模型展现了更好的拟合效果,表明该模型能够全面挖掘大坝变形序列中的时序特征,解决了GRU记忆容量有限,以及传统优化算法收敛速度慢且易陷入局部最优解的问题,显著提高了大坝变形预测模型的准确性。 展开更多
关键词 大坝变形监测 门控循环单元(gru) 改进开普勒优化算法(IKOA) 自注意力机制 深度学习 小湾双曲拱坝
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改进鲸鱼优化GRU的窄路短时车流量预测 被引量:1
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作者 贾硕 林士飏 +1 位作者 杨苗会 孙滕 《计算机工程》 北大核心 2025年第2期111-125,共15页
窄路段作为交通场景中不可避免的瓶颈路段,其短时车流量预测对优化路径规划、改善交通状况具有重要意义。针对窄路段的时效性,同时考虑适用模型的准确度,提出一种基于佳点集初始化种群、非线性参数控制及柯西变异扰动的改进鲸鱼优化算法... 窄路段作为交通场景中不可避免的瓶颈路段,其短时车流量预测对优化路径规划、改善交通状况具有重要意义。针对窄路段的时效性,同时考虑适用模型的准确度,提出一种基于佳点集初始化种群、非线性参数控制及柯西变异扰动的改进鲸鱼优化算法(IWOA)-门控循环单元(GRU)的窄路短时车流量预测模型,以SUMO(Simulation of Urban Mobility)仿真数据进行了实证研究。对比实验结果显示,IWOA具有较好的全局性、收敛速度且更加稳定。基于IWOA-GRU的窄路短时车流量预测模型,均方根误差(RMSE)指标相较于WOA-GRU、PSO-GRU、长短期记忆神经(LSTM)网络分别降低10.96%、28.71%、42.23%,平均绝对百分比误差(MAPE)指标分别降低13.92%、46.18%、52.83%,有较为显著的准确性和稳定性。 展开更多
关键词 短时车流量预测 窄路段 鲸鱼优化算法 门控循环单元 SUMO软件
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基于PVTCSE-RBGRU与交叉注意力的情感识别
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作者 陈威丹 张雪英 孙颖 《计算机仿真》 2025年第5期170-175,共6页
针对语音和文本情感特征提取不充分,不同模态特征融合效果差等问题,为提高情感识别任务的准确率,提出了一种基于PVTCSE-RBGRU与复合交叉注意力的双模态情感识别模型。首先设计了PVTCSE(Pyramid Vision Transformer-CNN-Squeeze and Exci... 针对语音和文本情感特征提取不充分,不同模态特征融合效果差等问题,为提高情感识别任务的准确率,提出了一种基于PVTCSE-RBGRU与复合交叉注意力的双模态情感识别模型。首先设计了PVTCSE(Pyramid Vision Transformer-CNN-Squeeze and Excitation)语音特征编码器,在全局情感特征的基础上进行特征深度处理,兼并局部情感特征并建模特征通道之间的相互依赖关系;接着提出了RBGRU(RoBERTa-BGRU)文本特征编码器,并行处理序列的同时加强文本特征的情感信息表达,充分考虑文本的上下文依赖关系;然后通过复合交叉注意力融合语音文本特征,对模态内部和模态之间的情感关系进行建模,改善了不同模态特征的异质性。在IEMOCAP数据集上的情感识别精度可达76.40%,表明了所提出模型在情感识别任务上的有效性。 展开更多
关键词 情感识别 注意力机制 门控循环单元
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