m基于PSO-GRU粒子群优化长门控循环单元网络的电力负荷数据预测算法matlab仿真

1.算法仿真效果

matlab2022a仿真结果如下：

优化前：

优化后：

对比如下：

2.算法涉及理论知识概要

       基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）和长门控循环单元（Gated Recurrent Unit, GRU）网络的电力负荷预测算法，是一种融合了优化技术和深度学习的先进预测模型。这种混合方法旨在通过PSO算法优化GRU网络的超参数，以提高模型在电力负荷预测任务中的准确性和稳定性。

       PSO是一种启发式全局优化技术，灵感来源于鸟群觅食行为，通过模拟个体（粒子）在解空间中的搜索来寻找最优解。每个粒子代表一个潜在解决方案，并通过跟踪历史最优解和个人最优解来更新其位置和速度。

       GRU是RNN的一种变体，设计用于解决长期依赖问题。它通过引入更新门和重置门来控制信息的遗忘和更新，提高了模型的表达能力和训练效率。

      在电力负荷预测任务中，首先使用历史数据训练GRU网络。GRU的超参数，如学习率、隐藏层大小、层数等，是影响模型性能的关键因素。这些超参数通过PSO算法进行优化，以寻找使预测误差最小化的最优参数组合。

3.MATLAB核心程序

figure
plot(Error2,'linewidth',2);
grid on
xlabel('迭代次数');
ylabel('遗传算法优化过程');
legend('Average fitness');
 
% 设置训练选项
options = trainingOptions('adam', ...
    'MaxEpochs',200, ...
    'GradientThreshold',1, ...
    'InitialLearnRate',0.01, ...
    'LearnRateSchedule','piecewise', ...
    'LearnRateDropPeriod',125, ...
    'LearnRateDropFactor',0.1, ...
    'Verbose',0, ...
    'Plots','training-progress');
net  = trainNetwork(P,T,layers,options);
 
 
ypred = predict(net,[P],'MiniBatchSize',1);
 
 
figure;
subplot(211);
plot(T)
hold on
plot(ypred)
xlabel('days');
ylabel('负荷');
legend('实际负荷','GRU预测负荷');
subplot(212);
plot(T-ypred)
xlabel('days');
ylabel('GRU误差');
 
 
 
save R2.mat T ypred
0X_059m