1.课题概述
基于GSP工具箱的NILM算法matlab仿真。GSP是图形信号处理的缩写,GSP非常适合对未知数据进行分类,尤其是当训练数据非常短时。GSPBox的基本理论是谱图论和图滤波,因此,GSPBox中的主要对象是图,图包括图的基本元素,如节点、边和权重矩阵等。
2.系统仿真结果
3.核心程序与模型
版本:MATLAB2022a
while m<=M [ijk,m] Smi_train = Smi(1:n,m); Smi_test = Smi(n+1:N,m); Smi_all = [Smi_train;Smi_test]; dpmi_train= dPmi(1:n,m); dpmi_test = dPmi(n+1:N,m); dpmi_all = [dpmi_train;dpmi_test]; THR = THRm(m); %构图,利用GSP工具箱计算得到估计值 G = gsp_community(N); G = gsp_adj2vec(G); G = gsp_estimate_lmax(G); G = gsp_compute_fourier_basis(G); AA = full(G.A); %更新图矩阵A delta = 2; for i = 1:N for j = 1:N AA(i,j) = exp(-1*(dpmi_all(i)-dpmi_all(j))^2/delta^2); end end G.A = sparse(AA); Mask = Smi_all;%训练过程中,输入m个smi和中的P Y = dpmi_all;%论文公式中的ni %通过GSP工具箱预测未知的电气的Smi变量,因为论文中提到用已知的Smi作为训练label,那么训练已知的smi,得到的就是未知的smi sol = gsp_classification_tv_new(G,Mask,Y,0.5); Pm_pre = sol(n+1:N); Kr = mean(abs(Pm_pre))/mean(abs(dpmi_all(n+1:N))); Pm_pre = [dpmi_train;Pm_pre/Kr]; for i = 1:R if i> n & abs(Pm_pre(i)) >= THRm(m) Smi_pre(i,m) = 1; end if i> n & abs(Pm_pre(i)) <THRm(m) Smi_pre(i,m) = -1; end end Sreal{m} = Smi0(:,m); Spred{m} = Smi_pre(:,m);%即通过GSP工具箱得到公式11中的Sm Preal{m} = dpmi_all; Ppred{m} = Pm_pre; m = m + 1; end %% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% if ijk == 1 save R1.mat SrealSpredPrealPpred N n X Pi dPidPmi THR0 THRm Smi Smi0 Pi_trainPi_testPi_all end if ijk == 2 save R2.mat SrealSpredPrealPpred N n X Pi dPidPmi THR0 THRm Smi Smi0 Pi_trainPi_testPi_all end if ijk == 3 save R3.mat SrealSpredPrealPpred N n X Pi dPidPmi THR0 THRm Smi Smi0 Pi_trainPi_testPi_all end clear SrealSpredPrealPpred N n X Pi dPidPmi THR0 THRm Smi Smi0 Pi_trainPi_testPi_all end 02_061m
4.系统原理简介
非侵入式负荷监测(Non-Intrusive Load Monitoring, NILM)是一种通过分析整体电能消耗数据,解析出各个子设备独立功耗的技术。近年来,图信号处理(Graph Signal Processing, GSP)作为一种新兴的信号处理范式,被引入到NILM领域,以更好地表征和处理家庭或建筑内部电器之间的复杂交互关系。
在GSP中,电气系统中的各个设备被视为图(graph)上的节点,设备之间的相互影响关系通过边(edges)表示。图信号是指定义在图节点上的实值函数,它可以代表节点的用电状态或功率消耗。设G=(V,E,W)是一个加权无向图,其中:
V是节点集合,代表单个电器或负荷组;
E是边集合,表示节点之间的关联性;
W是权重矩阵,其元素wij量化了节点i和j之间的耦合强度。
在NILM中,全局总能耗信号视为图信号x,它是在图G上定义的,即x∈R∣V∣,其中∣V∣是节点的数量。目标是通过某种滤波或分解技术从x中提取出代表各个子设备消耗的局部图信号。
本课题的算法流程图如下图所示:
标签:仿真,GSP,pre,NILM,matlab,节点 From: https://www.cnblogs.com/hardware/p/18540438