太陽輻射預(yù)測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)泛化性能研究.pdf

1、在建筑能耗占整個能源消耗的比例不斷增加的現(xiàn)狀下，尤其是當(dāng)前世界“能源危機(jī)”日益緊迫的關(guān)頭，空調(diào)建筑節(jié)能己成為節(jié)能領(lǐng)域中的一個非常重要的問題。空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵之一是精確確定空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的基礎(chǔ)，而一個具有較好泛化性能的太陽輻射預(yù)測模型，是獲得空調(diào)負(fù)荷精確預(yù)測的關(guān)鍵性前提。本文擬就對建議的太陽輻射預(yù)測小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的泛化性能改善進(jìn)行深入的探索與研究。 由于太陽輻射具有高度非線性的特點(diǎn)，而小波神經(jīng)網(wǎng)

2、絡(luò)處理非線性問題有其特殊的能力，因此本文利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性函數(shù)逼近及自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的特性，將小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測方法作為太陽輻射預(yù)測的基礎(chǔ)。 近年來，受生物系統(tǒng)啟發(fā)而設(shè)計(jì)出來的智能算法越來越受到人們重視。免疫算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法并稱為當(dāng)今三大仿生算法。在各學(xué)科相互交叉相互滲透的今天，將遺傳算法、免疫原理與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，既能利用遺傳算法、免疫算法的全局搜索性能，以較大的概率找到搜索問題的最優(yōu)解，又能利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有大

3、規(guī)模的并行處理能力、很強(qiáng)的容錯性和自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力以及異域聯(lián)想功能、能夠精確映射任意高度非線性的輸入輸出關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)，兩者相得益彰，能夠?qū)μ栞椛漕A(yù)測小波網(wǎng)絡(luò)泛化能力即網(wǎng)絡(luò)外推能力有較大的改善。 考慮到目前已有的太陽輻射預(yù)測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型存在泛化性能不佳的特點(diǎn)，而影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)泛化性能的因素很多，本文從網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、樣本、訓(xùn)練精度、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化等方面對太陽輻射預(yù)測小波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力依賴于訓(xùn)練樣本集的大小，適當(dāng)?shù)剡x

4、取訓(xùn)練樣本子集不僅使網(wǎng)絡(luò)有較好的預(yù)測結(jié)果，還可以減小訓(xùn)練時(shí)間；同時(shí)，只有保證神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和訓(xùn)練樣本數(shù)相匹配，才能使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到給定的泛化能力；網(wǎng)絡(luò)的泛化過程分為三個階段，第一階段，泛化誤差隨著訓(xùn)練時(shí)間的增加單調(diào)下降；第二階段，泛化誤差隨著訓(xùn)練時(shí)間的增加先單調(diào)上升后單調(diào)下降，處于一個較為復(fù)雜的動態(tài)變化時(shí)期；第三階段，泛化誤差又隨著訓(xùn)練時(shí)間的增加單調(diào)增加。對于特定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說，在訓(xùn)練誤差的最小點(diǎn)出現(xiàn)之前存在一個泛化誤差的最小點(diǎn)，也

5、即存在一個最優(yōu)的訓(xùn)練停止時(shí)間，這對我們訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)有一個定性的指導(dǎo)作用。 基于以上研究方法，本文完成了對太陽日總輻射預(yù)測模型、太陽日散射輻射預(yù)測模型泛化性能改善的試驗(yàn)研究。本文中以澳門1991～2000年相關(guān)數(shù)據(jù)作為預(yù)測模型的對象，對預(yù)測模型的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)、回溯預(yù)測和仿真預(yù)測的平均相對誤差、平均絕對誤差進(jìn)行了實(shí)例分析，為了更進(jìn)一步驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化對太陽輻射預(yù)測小波網(wǎng)絡(luò)泛化性能的改善，本文將用各種智能算法初始化過的太陽輻射預(yù)測小波網(wǎng)