基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，包括以下步骤：首先对帝国集团初始化处理，选出势力较大的帝国主义国家和殖民地国家。接着进行帝国集团的同化，帝国主义国家对殖民地国家进行思想和行为上的同化。然后帝国集团之间进行竞争，适应度较大的帝国吞并适应度较小的帝国。再次帝国灭亡，在帝国吞并的过程中弱小国家的殖民地完全丢失后，帝国灭亡算法停止，取得最优参数。最后将取得的最优参数代入支持向量机模型训练并预测风速。本发明专利技术有利于提高风速预测的精度以及预测的速度。

【技术实现步骤摘要】
基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法
本专利技术涉及短期风速预测
，特别是涉及一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法。
技术介绍
随着经济的发展，对不可再生能源的利用日益加剧，导致出现能源危机和全球变暖等一系列问题。风能作为一种取之不尽用之不竭的可再生能源，重要性不言而喻。风力发电成为近年来研究的热门，风速的大小很大程度上决定着风能的利用。精准的风速预测能够给电力调度部门提供有效的信息，从而减少风力发电并网对电网的不利影响。目前，国内外也有较多关于短期风速的预测方法，传统的有基于物理模型的数值天气预报以及基于历史数据的等方法，但是由于风速的不确定性以及随机性较大，这些方法均不能较好的刻画风速预测模型。随着人工神经网络的日益兴起，相继有人提出了BP神经网络、Elman神经网络、小波神经网络等方法应风力发电系统的风速预测中，并且取得了一定的效果。由于对电力系统运行的稳定性以及电网调度准确性要求的提高，因此须建立一种更加快速、准确、便捷的风速预测模型，使得能够更好地进行电网调度与稳定运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，有利于提高风速预测的精度以及预测的速度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，包括以下步骤：(1)对帝国集团进行初始化处理，选出势力较大的帝国主义国家和殖民地国家；(2)帝国集团的同化，即帝国主义国家对殖民地国家进行思想和行为上的同化；(3)帝国集团之间进行竞争，计算总体适应度，使得适应度较大的帝国吞并适应度较小的帝国；(4)在帝国吞并的过程中弱小国家的殖民地完全丢失后，帝国灭亡算法停止，取得最优参数；(5)将取得的最优参数建立支持向量机模型，利用得到的支持向量机模型训练并预测风速。所述步骤(1)具体为：随机生成初始国家，每个国家都对应着一个解向量，按照国家势力大小分为殖民国家和殖民地国家；其中，一个国家表示为country＝[x1,x2,...,xn]，其中，xn表示第n个优化向量；国家的势力大小用代价函数fcountry表示，第m个国家的标准适应度公式为：其中，fcountry,m表示第m个国家的函数值，fcountry,i表示第i个国家的函数值，n表示国家个数；在计算标准适应度之后选取标准适应度较大的Nimp个国家作为帝国主义国家，剩下的Ncol个国家作为殖民地国家。所述步骤(2)具体为：依据帝国的权力大小为其划分殖民地国家，每个帝国主义国家分得殖民地国家的计算公式如下：其中，Cm表示第m个国家的标准化代价，cm代表第m个帝国主义国家的代价值，ci代表第i个帝国主义国家的代价值，Pm表示第m个国家的适应度，Nc表示帝国主义国家初始殖民地个数，Ncol表示殖民地国家个数，Nimp表示帝国主义国家个数；对于每个帝国主义国家随机从Ncol个殖民地国家选择各自的殖民地，从而形成Nimp个帝国集团；在帝国同化的过程中所有殖民地国家都会向帝国主义国家靠拢，当殖民地国家移动到新的位置后，会出现殖民地国家适应度值大于帝国主义国家适应度的情况，此时需要交换殖民地国家和帝国主义国家的位置，从而保证在一个帝国集团中适应度最大的一定是帝国主义国家。所述步骤(3)中总体适应度的计算方式为：其中，Tc表示第m个帝国集团的总体适应度，ξ∈(0,1)表示殖民地国家在整个帝国集团总体适应度所占的贡献，fimp,m表示第m个帝国集团中帝国主义国家的适应度值，Nc表示帝国主义国家初始殖民地个数，fcol,i表示帝国集团中第i个殖民地国家的适应度值。所述步骤(5)中建立支持向量机模型时选取的核函数为径向基的高斯核函数，其用来计算两个向量变量之间的关系：其中，x,y表示向量，k(x,y)表示向量x,y之间的映射关系，σ表示径向基核函数参数。所述步骤(5)预测风速时，选取历史时刻的风速、温度、湿度和气压作为输入特征向量；原始数据的处理包括异常点的剔除和归一化处理，将原始数据归一化到区间[0,1]，归一化的方法为：其中，Xn,Xmax,Xmin分别为原始输入数据、原始输入数据中的最大值和原始输入数据中的最小值；Yn,Ymax,Ymin分别为原始输出数据、原始输出数据中的最大值和原始输出数据中的最小值；将预处理好的数据放入建立的支持向量机模型进行训练并验证模型的有效性，最后进行短期风速的实时预测。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术结合了帝国竞争算法全局收敛性强和支持向量机高维映射的特点，使得对风力发电系统短期风速预测的精度更高、速度更快，便于风电部门对电网的调度与运行。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术中帝国竞争的过程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，包括以下步骤：首先对帝国集团初始化处理，选出势力较大的帝国主义国家和殖民地国家。接着进行帝国集团的同化，帝国主义国家对殖民地国家进行思想和行为上的同化。然后帝国集团之间进行竞争，适应度较大的帝国吞并适应度较小的帝国。再次帝国灭亡，在帝国吞并的过程中弱小国家的殖民地完全丢失后，帝国灭亡算法停止，取得最优参数。最后将取得的最优参数代入支持向量机模型训练并预测风速。如图1所示，具体包括以下步骤：(1)帝国集团的初始化，随机生成初始的国家，每个国家都对应着一个解向量，按照国家权力大小分为殖民国家和殖民地国家。将殖民地国家分配给殖民国家，并且殖民国家权力越大分得的殖民地越多，殖民国家和它的殖民地国家共同组成帝国集团。对于一个N维优化问题，一个国家可以表示为：country＝[x1,x2,...,xn]其中，xn表示第n个优化向量。国家的势力大小用代价函数fcountry表示，第m个国家的标准适应度公式为：其中，fcountry,m表示第m个国家的函数值，fcountry,i表示第i个国家的函数值，n表示国家个数。在计算标准适应度之后选取标准适应度较大的Nimp个国家作为帝国主义国家，剩下的Ncol个国家作为殖民地国家。(2)帝国集团的同化，帝国集团的同化过程即是帝国吸收殖民地的过程，依据帝国的权力大小为其划分殖民地国家。每个帝国分得殖民地国家的计算公式如下：Cm＝cm-maxi{ci}Nc＝round{Pm×Ncol}其中，Cm表示第m个国家的标准化代价，cm代表第m个帝国主义国家的代价值，ci代表第i个帝国主义国家的代价值，Pm表示第m个国家的适应度，Nc表示帝国主义国家初始殖民地个数，Ncol表示殖民地国家个数，Nimp表示帝国主义国家个数。对于每个帝国主义国家随机从Ncol个殖民地国家选择各自的殖民地，从而形成Nimp个帝国集团；在帝国同化的过程中所有殖民地国家都会向帝国主义国家靠拢，当殖民地国家移动到新的位置后，会出现殖民地国家适应度值大于帝国主义国家适应度的情况，此时需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对帝国集团进行初始化处理，选出势力较大的帝国主义国家和殖民地国家；(2)帝国集团的同化，即帝国主义国家对殖民地国家进行思想和行为上的同化；(3)帝国集团之间进行竞争，计算总体适应度，使得适应度较大的帝国吞并适应度较小的帝国；(4)在帝国吞并的过程中弱小国家的殖民地完全丢失后，帝国灭亡算法停止，取得最优参数；(5)将取得的最优参数建立支持向量机模型，利用得到的支持向量机模型训练并预测风速。

【技术特征摘要】
1.一种基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对帝国集团进行初始化处理，选出势力较大的帝国主义国家和殖民地国家；(2)帝国集团的同化，即帝国主义国家对殖民地国家进行思想和行为上的同化；(3)帝国集团之间进行竞争，计算总体适应度，使得适应度较大的帝国吞并适应度较小的帝国；(4)在帝国吞并的过程中弱小国家的殖民地完全丢失后，帝国灭亡算法停止，取得最优参数；(5)将取得的最优参数建立支持向量机模型，利用得到的支持向量机模型训练并预测风速。2.根据权利要求1所述的基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：随机生成初始国家，每个国家都对应着一个解向量，按照国家势力大小分为殖民国家和殖民地国家；其中，一个国家表示为country＝[x1,x2,…,xn]，其中，xn表示第n个优化向量；国家的势力大小用代价函数fcountry表示，第m个国家的标准适应度公式为：其中，fcountry,m表示第m个国家的函数值，fcountry,i表示第i个国家的函数值，n表示国家个数；在计算标准适应度之后选取标准适应度较大的Nimp个国家作为帝国主义国家，剩下的Ncol个国家作为殖民地国家。3.根据权利要求1所述的基于帝国竞争算法优化支持向量机的短期风速预测方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：依据帝国的权力大小为其划分殖民地国家，每个帝国主义国家分得殖民地国家的计算公式如下：其中，Cm表示第m个国家的标准化代价，cm代表第m个帝国主义国家的代价值，ci代表第i个帝国主义国家的代价值，，Pm表示第m个国家的适应度，Nc表示帝国主义国家初始殖民地个数，Ncol表示殖民地国家个数，Nimp表示帝国主义国家个数；对于每个帝国主义国家随...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤亚锋，周武能，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31