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基于AMSD-WTSSA-DELM模型的铁路沿线短期风速预测方法
作者姓名:尼比江·艾力  张林鍹  李奕超  景雨啸  高金山  王渊  谢明浩  罗晓龙
作者单位:1.新疆大学电气工程学院;2.清华大学国家计算机集成制造系统工程技术研究中心;3.中国铁路乌鲁木齐集团有限公司科学研究所;4.中国铁路乌鲁木齐集团有限公司哈密供电段;5.中国铁路乌鲁木齐集团有限公司供电部
基金项目:中国国家铁路集团有限公司青年专项课题 Q2023T002;新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目 2022D01C431
摘    要:我国西北地区铁路沿线风速较强且存在非平稳性和波动性,导致风速预测精确度不高、模型泛化性差。基于此,提出一种基于AMSD-WTSSA-DELM的组合预测模型。首先,利用高度非平稳的原始风速序列、分量的长期相关表现、分量所包含的潜在模式及趋势和周期性等内在信息,进行每步分解处理,分别建立分解条件以及自适应更新阈值;为避免过度分解加入自适应重构方法,分解至无高复杂度分量为止,从而实现适应性较强的自适应多步分解。其次,提出WTSSA算法,即通过在麻雀搜索算法(SSA)中融入混沌映射、自适应权重和自适应t分布扰动策略,提升SSA全局搜索和局部探索能力,加快收敛速度,并通过测试函数验证WTSSA算法的卓越性。然后针对AMSD输出的各分量,分别建立由WTSSA优化权重和偏置的深度极限学习机(DELM)模型。最后汇总所有分量的预测数据,合成最终的预测输出。实验结果表明:模型在2组实际铁路沿线风速数据预测性能上提升效果明显,以第1组实验数据为例,本文方法与DELM相比,平均绝对误差(Emae)和均方根误差(Ermse)分别降低90.32%和82.25%,决定系数(R2)提升43.00%。综上所述,研究成果有效克服了风速的非线性特征导致的时迟问题,具有高泛化性能,能够预测短期风速变化,从而帮助铁路系统做出更有效的安全决策,为列车安全运行提供有力的技术支撑。

关 键 词:短期风速预测  自适应多步分解  深度极限学习机  改进麻雀搜索算法  铁路沿线风速  
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