VMD + CEEMDAN 二次分解,BiLSTM-Attention预测模型

作品简介

此代码已经继续加入 二次分解——创新模型预测 全家桶:二次分解——创新模型预测全家桶 (mbd.pub)

全家桶包括以下内容:

1.VMD + CEEMDAN 二次分解,BiLSTM-Attention预测模型 (mbd.pub)

2.VMD + CEEMDAN 二次分解,CNN-LSTM预测模型 (mbd.pub)

3.VMD+CEEMDAN二次分解,Transformer-BiGRU预测模型 (mbd.pub)

4.VMD+CEEMDAN二次分解,CNN-Transformer预测模型 (mbd.pub)


创新点:二次分解 + 注意力模型

包括 风速数据, 以及已经生成制作好的风速数据集、标签集,对应代码均可以运行

VMD + CEEMDAN二次分解,BiLSTM-Attention预测模型, 有着更小的MSE, MAE,效果特别明显,提升显著!!

包括数据预处理的和二次分解代码,和完整BiLSTM-Attention 模型预测代码、可视化代码

环境:python 3.9 Pytorch 1.8 以上

任何环境安装或者代码问题,请联系作者沟通交流,对于购买者,作者免费解决调试问题,关注微信公众号[建模先锋],联系作者;

导读.png

前言

本文基于前期介绍的风速数据( 文末附数据集 ),介绍一种基于VMD+CEEMDAN二次分解的BiLSTM-Attention预测模型,以提高时间序列数据的预测性能。

1 二次分解与数据集制作

1.1 导入数据

风速数据.png

1.2 VMD分解

第一步,根据不同K值条件下, 观察中心频率,选定K值; 从K=4开始出现中心频率相近的模态,出现过分解,故模态数 K 选为4。

VMD分解模态.png


第二步,分解可视化

VMD可视化.png

1.3 样本熵

样本熵是一种用于衡量序列复杂度的方法,可以通过计算序列中的不确定性来评估其复杂性。 样本熵越高,表示序列的复杂度越大。

通过对VMD分解出四个分量的样本熵计算,残差项IMF4有着更丰富的不可控信息,为进一步提取IMF4中的有效信息,对VMD的残差项IMF4,进行CEEMDAN分解

样本熵.png

1.4 CEEMDAN分解

对 VMD分解出的 最后一个残差分量进行再分解

CEEMADN可视化.png

1.5 数据集制作

先合并VMD和CEEMDAN分解的分量,按照8:2划分训练集和测试集

数据集.png


2 基于Pytorch的BiLSTM-Attention 预测模型

2.1 定义BiLSTM-Attention预测模型

模型定义.png

注意:输入风速数据形状为 [64, 7, 14], batch_size=64,7代表序列长度(滑动窗口取值), 维度14维代表合并分量的维度。

2.2 设置参数,训练模型

模型训练.png

50个epoch,MSE 为0.002896,VMD+CEEMDAN二次分解的BiLSTM-Attention预测效果良好,二次分解后,能够提取序列中更多的信息,预测效果提升明显,性能优越,适当调整模型参数,还可以进一步提高模型预测表现。


注意调整参数:

  • 可以修改BiLSTM层数和每层维度数;
  • 调整注意力隐藏层维度数,增加更多的 epoch (注意防止过拟合)
  • 可以改变滑动窗口长度(设置合适的窗口长度)


3 模型评估与可视化

3.1 结果可视化

预测可视化.png

4.2 模型评估

模型分数.png

文件解读.png

创作时间: