%% 此程序为单变量输入单步预测
%% 清空环境变量
warning off % 关闭报警信息
close all % 关闭开启的图窗
clear % 清空变量
clc
%% 导入数据
data = readmatrix('风电场预测.xlsx');
data = data(5665:6665,15); %选取部分数据,第15列为风电功率
[h1,l1]=data_process(data,8); %单步预测%步长为8,采用前8个时刻的风电功率预测第9个时刻的风电功率
res = [h1,l1];
num_samples = size(res,1); %样本个数
% 训练集和测试集划分
outdim = 1; % 最后一列为输出
num_size = 0.8; % 训练集占数据集比例
num_train_s = round(num_size * num_samples); % 训练集样本个数
f_ = size(res, 2) - outdim; % 输入特征维度
P_train = res(1: num_train_s, 1: f_)';
T_train = res(1: num_train_s, f_ + 1: end)';
M = size(P_train, 2);
P_test = res(num_train_s + 1: end, 1: f_)';
T_test = res(num_train_s + 1: end, f_ + 1: end)';
N = size(P_test, 2);
% 数据归一化
[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);
p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);
[t_train, ps_output] = mapminmax(T_train, 0, 1);
t_test = mapminmax('apply', T_test, ps_output);
% 格式转换
for i = 1 : M
vp_train{i, 1} = p_train(:, i);
vt_train{i, 1} = t_train(:, i);
end
for i = 1 : N
vp_test{i, 1} = p_test(:, i);
vt_test{i, 1} = t_test(:, i);
end
save_net = [];
for i = 0.02 : 0.05 : 0.97 % 置信区间范围 0.97 - 0.02 = 0.95
%% 网络搭建
numFeatures = size(p_train,1);
lgraph = [
sequenceInputLayer([numFeatures,1,1],"Name","sequence");
convolution2dLayer([2 1],8,"Name","conv","Padding","same")
batchNormalizationLayer("Name","batchnorm")
reluLayer("Name","relu")
maxPooling2dLayer([2 1],"Name","maxpool","Padding","same")
flattenLayer("Name","flatten_1")
lstmLayer(10,"Name","Lstmlayer")
fullyConnectedLayer(outdim,"Name","fc")
QRegressionLayer('out', i)];
% 参数设置
options = trainingOptions('adam', ... % 优化算法Adam
'MaxEpochs', 100, ... % 最大训练次数
'GradientThreshold', 1, ... % 梯度阈值
'InitialLearnRate', 0.001, ... % 初始学习率
'Shuffle', 'every-epoch', ... % 训练打乱数据集
'ExecutionEnvironment', 'cpu',... % 训练环境
'Verbose', 1, ... % 关闭优化过程
'Plots', 'none'); % 画出曲线
% 训练
net = trainNetwork(vp_train, vt_train, lgraph, options);
% 保存网络
save_net = [save_net, net];
end
%% 采用不同网络进行预测
for i = 1 : length(save_net)
i
% 仿真预测
t_sim1(i, :) = predict(save_net(i), vp_train);
t_sim2(i, :) = predict(save_net(i), vp_test );
% 数据反归一化
L_sim1{i} = cell2mat(mapminmax('reverse', t_sim1(i, :), ps_output));
L_sim2{i} = cell2mat(mapminmax('reverse', t_sim2(i, :), ps_output));
tt_sim1(i, :) = cell2mat(mapminmax('reverse', t_sim1(i, :), ps_output));
tt_sim2(i, :) = cell2mat(mapminmax('reverse', t_sim2(i, :), ps_output));
end
%% 得到预测均值
T_sim1 = mean(tt_sim1);
T_sim2 = mean(tt_sim2);
%% 性能评估
error1 = sqrt(sum((T_sim1 - T_train) .^2 ) ./ M);
error2 = sqrt(sum((T_sim2 - T_test ) .^2 ) ./ N);
%% 绘图
figure
fill([1 : M, M : -1 : 1], [L_sim1{1}, L_sim1{end}(end : -1 : 1)], ...
'r', 'FaceColor', [1, 0.8, 0.8], 'EdgeColor', 'none')
hold on
plot(1 : M, T_train, 'r-', 1 : M, T_sim1', 'b-', 'LineWidth', 0.3)
legend('95%的置信区间', '真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
string = {'QRCNN-LSTM训练集预测结果对比'; ['RMSE = ' num2str(error1)]};
title(string)
xlim([1, M])
grid
figure
fill([1 : N, N : -1 : 1], [L_sim2{1}, L_sim2{end}(end : -1 : 1)], ...
'r', 'FaceColor', [1, 0.8, 0.8], 'EdgeColor', 'none')
hold on
plot(1 : N, T_test, 'r-', 1 : N, T_sim2', 'b-', 'LineWidth', 1)
legend('95%的置信区间', '真实值', '预测值')
xlabel('预测样本')
ylabel('预测结果')
string = {'QRCNN-LSTM测试集预测结果对比'; ['RMSE = ' num2str(error2)]};
title(string)
xlim([1, N])
grid
%% 相关指标计算
% 指标计算
disp('…………QRCNN-LSTM训练集误差指标…………')
[mae1,rmse1,mape1,error1]=calc_error(T_train,T_sim1);
fprintf('\n')
disp('…………QRCNN-LSTM训练集误差指标…………')
[mae1,rmse1,mape1,error1]=calc_error(T_test,T_sim2);
fprintf('\n')
%% 指标计算(区间覆盖率和区间平均宽度百分比)
picp1 = PICP (tt_sim1, T_train');
pinaw1 = PINAW(tt_sim1, T_train');
disp(['训练集的区间覆盖率为:', num2str(picp1), '。区间平均宽度百分比为:', num2str(pinaw1)])
picp2 = PICP (tt_sim2, T_test');
pinaw2 = PINAW(tt_sim2, T_test');
disp(['测试集的区间覆盖率为:', num2str(picp2), '。区间平均宽度百分比为:', num2str(pinaw2)])
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QRCNN-LSTM卷积神经网络-长短期记忆神经网络分位数回归区间预测附Matlab完整源码 QRCNN-LSTM卷积神经网络-长短期记忆神经网络分位数回归区间预测附Matlab完整源码 QRCNN-LSTM卷积神经网络-长短期记忆神经网络分位数回归区间预测附Matlab完整源码 运行环境matlab2023及以上。 …………QRCNN-LSTM训练集误差指标………… 1.均方差(MSE):38.6096 2.根均方差(RMSE):6.2137 3.平均绝对误差(MAE):4.1 4.平均相对百分误差(MAPE):16.1522% 5.R2:98.8734% …………QRCNN-LSTM训练集误差指标………… 1.均方差(MSE):33.1002 2.根均方差(RMSE):5.7533 3.平均绝对误差(MAE):2.9805 4.平均相对百分误差(MAPE):27.6443% 5.R2:97.9122% 训练集的区间覆盖率为:0.97985。区间平均宽度百分比为:0.14938 测试集的区间覆盖率为:0.95477。区间平均宽度百分比为:0.098427
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QRCNN-LSTM.zip (9个子文件)
calc_error.m 466B
QRegressionLayer.m 1KB
1.png 67KB
PINAW.m 299B
PICP.m 362B
风电场预测.xlsx 4.32MB
QRCNNLSTM.m 5KB
data_process.m 174B
2.png 53KB
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