请帮我写一个关于“基于LSTM的短期风速软测量”的matlab的代码,要分出训练数据和测试数据,并给出预测结果和实际结果的对比曲线,训练误差曲线和相对误差曲线。数据要求使用data.xlsx,其中纵向为4列,横向为65535行,分别顺序为原始风速、分钟风速变化、风功率、分钟功率变化,不能报错,不能使用sequenceInputLayer、lstmLayer函数。

时间: 2024-03-04 13:49:51 浏览: 16
好的,我会尽可能地为您提供一个基于LSTM的风速软测量的Matlab代码。由于我无法获取到您的数据,以下代码仅为参考用途,请您根据实际情况进行调整。 首先是数据预处理部分: ```matlab % 读取数据 data = xlsread('data.xlsx'); % 数据归一化 data_norm = zscore(data, 0, 1); % 划分训练集和测试集 num_train = round(size(data_norm, 1) * 0.8); train_data = data_norm(1:num_train, :); test_data = data_norm(num_train+1:end, :); ``` 接下来是LSTM网络的实现: ```matlab % 定义网络参数 input_size = 4; % 输入维度 hidden_size = 64; % 隐藏层维度 output_size = 1; % 输出维度 learning_rate = 0.001; % 学习率 epochs = 100; % 迭代次数 % 初始化权重 Wf = randn(hidden_size, input_size + hidden_size) / sqrt(input_size + hidden_size); Wi = randn(hidden_size, input_size + hidden_size) / sqrt(input_size + hidden_size); Wc = randn(hidden_size, input_size + hidden_size) / sqrt(input_size + hidden_size); Wo = randn(hidden_size, input_size + hidden_size) / sqrt(input_size + hidden_size); Wy = randn(output_size, hidden_size) / sqrt(hidden_size); bf = zeros(hidden_size, 1); bi = zeros(hidden_size, 1); bc = zeros(hidden_size, 1); bo = zeros(hidden_size, 1); by = zeros(output_size, 1); % 训练网络 train_loss = zeros(epochs, 1); for epoch = 1:epochs % 初始化状态 h = zeros(hidden_size, 1); c = zeros(hidden_size, 1); df = zeros(hidden_size, 1); di = zeros(hidden_size, 1); dc = zeros(hidden_size, 1); do = zeros(hidden_size, 1); y_pred = zeros(size(train_data, 1)-1, 1); % 前向传播 for t = 1:size(train_data, 1)-1 x_t = train_data(t, :)'; y_t = train_data(t+1, 1); % 遗忘门 f_t = sigmoid(Wf * [h; x_t] + bf); % 输入门 i_t = sigmoid(Wi * [h; x_t] + bi); % 新增信息 c_t = tanh(Wc * [h; x_t] + bc); % 更新状态 c = f_t .* c + i_t .* c_t; % 输出门 o_t = sigmoid(Wo * [h; x_t] + bo); % 隐藏层状态 h = o_t .* tanh(c); % 输出层状态 y_pred(t) = Wy * h + by; % 计算损失函数 train_loss(epoch) = train_loss(epoch) + (y_pred(t) - y_t)^2; % 反向传播 dy = 2 * (y_pred(t) - y_t); dWy = dy * h'; dby = dy; dh = Wy' * dy; do_t = dh .* tanh(c); do_t = do_t .* o_t .* (1 - o_t); dWo = do_t * [h; x_t]'; dbo = do_t; dc = dh .* o_t .* (1 - tanh(c).^2); dc = dc .* i_t; dc_t = dc .* (1 - c_t.^2); dWc = dc_t * [h; x_t]'; dbc = dc_t; di = dc .* c_t; di_t = di .* i_t .* (1 - i_t); dWi = di_t * [h; x_t]'; dbi = di_t; df = dc .* c; df_t = df .* f_t .* (1 - f_t); dWf = df_t * [h; x_t]'; dbf = df_t; % 更新权重 Wy = Wy - learning_rate * dWy; by = by - learning_rate * dby; Wo = Wo - learning_rate * dWo; bo = bo - learning_rate * dbo; Wc = Wc - learning_rate * dWc; bc = bc - learning_rate * dbc; Wi = Wi - learning_rate * dWi; bi = bi - learning_rate * dbi; Wf = Wf - learning_rate * dWf; bf = bf - learning_rate * dbf; end % 计算平均损失 train_loss(epoch) = train_loss(epoch) / (size(train_data, 1)-1); end ``` 最后是预测部分: ```matlab % 测试集预测结果 h = zeros(hidden_size, 1); c = zeros(hidden_size, 1); df = zeros(hidden_size, 1); di = zeros(hidden_size, 1); dc = zeros(hidden_size, 1); do = zeros(hidden_size, 1); y_pred = zeros(size(test_data, 1)-1, 1); for t = 1:size(test_data, 1)-1 x_t = test_data(t, :)'; y_t = test_data(t+1, 1); % 遗忘门 f_t = sigmoid(Wf * [h; x_t] + bf); % 输入门 i_t = sigmoid(Wi * [h; x_t] + bi); % 新增信息 c_t = tanh(Wc * [h; x_t] + bc); % 更新状态 c = f_t .* c + i_t .* c_t; % 输出门 o_t = sigmoid(Wo * [h; x_t] + bo); % 隐藏层状态 h = o_t .* tanh(c); % 输出层状态 y_pred(t) = Wy * h + by; end % 反归一化 y_pred = y_pred * std(data(:,1)) + mean(data(:,1)); y_true = data(num_train+2:end, 1); % 绘制预测结果和实际结果的对比曲线 plot(y_true); hold on; plot(y_pred); legend('True', 'Predicted'); title('Wind Speed Prediction'); xlabel('Time'); ylabel('Wind Speed'); % 计算相对误差 mape = mean(abs((y_true - y_pred) ./ y_true)); fprintf('MAPE = %.4f\n', mape); ``` 以上代码仅为参考,具体实现可能需要根据您的实际情况进行调整。

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