LSTM时序预测模型

LSTM (长短期记忆) 是一种特殊的递归神经网络结构，特别适用于处理序列数据，如时间序列预测。在时序预测任务中，GWO-LSTM模型结合了灰狼优化算法（GWO）来优化LSTM的超参数，以提升预测性能。

GWO-LSTM模型的工作流程通常包括以下几个步骤[^1]:
1. **灰狼优化**：GWO模拟自然界中狼群的觅食行为，通过迭代更新搜索最优解。它用于找到LSTM网络的最佳隐藏单元数量、学习率、遗忘门等因素的组合。

2. **模型构建**：在Matlab环境中，创建一个LSTM层，其内部参数由优化后的超参数确定。

3. **训练与预测**：使用历史数据对LSTM进行训练，学习序列模式。训练完成后，模型可以用来预测未来的值。

4. **评估**：通过比较实际值和预测值，评价模型的性能，如均方误差（MSE）或平均绝对误差（MAE）。

在Matlab平台上，你可以按照以下步骤操作：

% 初始化GWO参数
gwoOptions = gwoOptions('MaxIterations', numIterations, ...);
% 运行灰狼优化
[bestPosition, bestFitness] = gwoOptimise(gwoObjectiveFunction, ..., gwoOptions);

% 基于最佳超参数设置LSTM模型
lstmLayer = lstmLayer(hiddenSize, 'OutputMode', 'last');

% 训练模型
net = trainNetwork(timeSeriesData, targetSeries, ...
    'LSTM', lstmLayer, 'InitialLearnRate', bestPosition(1), ... % 使用优化结果的参数
    'GradientDescent', 'adam', 'Epochs', numEpochs);

% 预测
predictedValues = predict(net, futureTimeSteps);

这里`timeSeriesData`和`targetSeries`是输入的时间序列数据，`hiddenSize`是LSTM层的隐含单元数，`futureTimeSteps`是预测的步数。