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专利号: 2020112361970
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于自适应特征权重的智慧城市电力负荷估计方法,具体步骤如下,其特征在于:步骤1,获取实验标定数据:收集被测区域GDP,人口总数,气温均值,对外贸易出口额,对外贸易进口额,平均降水量的时序数据,把不同时序数据当作电力负荷估计的特征,组成特征数据矩阵;

步骤2,自适应特征权重标定:计算各个特征对于电力负荷估计的重要性权重,通过Sigmoid激活函数对重要性权重进行归一化操作生成特征权重,并对特征重新标定;

步骤3,训练回声状态网络:将重新标定的特征数据当作回声状态网络的输入,对应的电力负荷作为网络的输出,训练回声状态网络模型;

步骤4,估计未知电力负荷:对于未知电力负荷的特征数据矩阵,按步骤2获取特征权重重新标定的特征数据,并送入已训练的回声状态网络中,获得未知电力负荷值;

步骤5,将训练获得的回声状态网络模型嵌入处理器中,并实际应用。

2.根据权利要求1所述的基于自适应特征权重的智慧城市电力负荷估计方法,其特征在于:步骤1中的特征数据矩阵可以表示为:D={Gi,Pi,Ti,Oi,Ii,Ri}                          (1)其中,Gi表示该地区i时刻的GDP值,Pi表示该地区i时刻的人口总数,Ti表示该地区i时刻的气温均值,Oi表示该地区i时刻的对外贸易出口额,Ii表示该地区i时刻的对外贸易进口额,Ri表示该地区i时刻的平均降水量,同时为每组特征数据矩阵贴上标签Ei,Ei表示该地区i时刻的电力负荷值。

3.根据权利要求1所述的基于自适应特征权重的智慧城市电力负荷估计方法,其特征在于:步骤2中自适应特征权值的计算过程可以表示为:将特征数据矩阵D和电力负荷值Ei组合成训练数据集u(i)={D,Ei};

步骤2.1初始化特征重要性权重W[A]=0,A=1,2,...,a,a为特征个数;

步骤2.2在训练集u(i)中随机选出一个电力负荷值E;

步骤2.3在训练集中找出k个和E最近邻的特征Hj(j=1,2,...,k);

步骤2.4在训练集中找出k个和E不同类的最近邻特征Mj(C)(j=1,2,...,k);

步骤2.5计算特征重要性权重:

式中p(C)表示第C类特征的概率;Class(E)表示E所属的电力负荷值类别;m是样本个数;diff(A,R1,R2)表示样本R1和样本R2在特征A上的差:重复步骤2.2至步骤2.5可得每个特征的重要性权重W[A];

通过Sigmoid激活函数对W[A]进行归一化操作生成0~1的权重σ:σ=sigmoid(W[A])                           (4)将特征和权重相乘获得特征加权后的特征输出D':

D'=D×σ                               (5)。

4.根据权利要求1所述的基于自适应特征权重的智慧城市电力负荷估计方法,其特征在于:步骤3中训练回声状态网络具体描述为:将重新标定过的特征数据D'替换原来的特征数据D,得到新的训练样本u(i)={D',Ei};

步骤3.1初始化网路,将训练样本u(i)通过输入连接权值矩阵Win进入储备池,E(i)经过反馈连接权值Wback进入储备池,并根据下式的顺序采集系统状态和输出状态:in back

x(i+1)=f(W u(i+1)+Wx(i)+W E(i))                  (6)E(i+1)=fout(Woutu(i+1),x(i+1),E(i))                   (7)其中,x(i)是初始值为0的系统参数,f(·)为储备池节点的激励函数,fout(·)为储备池输出单元的激励函数,W表示储备池内部神经元的连接权值矩阵,Wout表示输出值矩阵;

out

步骤3.2计算输出值矩阵W :

其中,K是输入层的神经元个数,N是储备池神经元的个数,L是输出层神经元个数,表示正则化因子,||·||表示欧式距离。

5.根据权利要求1所述的基于自适应特征权重的智慧城市电力负荷估计方法,其特征在于:步骤4中估计未知电力负荷具体描述为:对于未知电力负荷值的估计,按照步骤1和步骤2提取重新标定后的特征,送入已训练完成的回声状态网络中,计算网络的电力负荷估计值其中, 是Wout的第j个值。