MATLAB神经网络源码:辛烷值BP预测技术分析

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0 下载量 32 浏览量 更新于2024-11-23 收藏 350KB ZIP 举报
资源摘要信息: "BP_pred_神经网络预测_matlab神经网络_辛烷值预测bp_数据预测_matlab神经网络_源码.zip" 1. Matlab神经网络工具箱应用 Matlab是MathWorks公司开发的高性能数值计算和可视化软件,广泛应用于工程计算、数据分析、算法开发等领域。Matlab神经网络工具箱是一个强大的工具集,专门用于设计、模拟和分析各种类型的神经网络模型。神经网络是一种模拟人脑结构和功能的计算模型,它通过学习和自我调整,能够在特定任务上表现出智能行为。 2. BP神经网络(反向传播算法) BP神经网络是神经网络中应用最广泛的一种前馈网络,其算法核心是反向传播算法,即Back Propagation算法。BP网络通过正向传播输入信息和误差的反向传播,不断调整网络中的权重和偏置,以最小化误差。这种训练方式是通过梯度下降法实现的。BP网络能够处理非线性问题,广泛应用于函数逼近、分类、数据预测等领域。 3. 辛烷值预测 辛烷值是衡量汽油抗爆震性能的一个指标,它与发动机的性能和效率密切相关。在加油站或汽车工业中,准确预测辛烷值对于保证燃料质量和发动机性能至关重要。通过使用BP神经网络,可以对汽油样本的辛烷值进行预测。这种预测通常是基于对汽油化学成分、加工过程参数等输入数据的学习。 4. 数据预测与Matlab实现 数据预测是指运用统计学、数学建模和机器学习等技术,对时间序列数据或者随机变量未来的行为进行预测。Matlab中的神经网络工具箱非常适合这类预测任务。通过构建一个神经网络模型并使用历史数据对其进行训练,可以对未来数据的变化趋势或者数值进行预测。Matlab提供了一系列函数和工具,用于构建网络、训练网络、测试网络和模拟网络输出。 5. Matlab神经网络源码分析 由于提供的文件资源仅包含一个压缩包,且标题和描述重复,没有额外的标签和详细文件列表信息,可以推测压缩包中应该包含了一系列Matlab源码文件。这些文件可能是关于BP神经网络的实现代码,用于预测辛烷值的数据处理和网络训练。源码文件可能包括以下几个方面: - 数据预处理:对原始数据进行清洗、归一化、分组等处理,使之适用于神经网络模型。 - 网络构建:定义网络结构,选择合适的层数、每层的神经元数目、激活函数等。 - 训练网络:加载训练数据,设置训练参数(如学习率、迭代次数等),执行网络训练。 - 模型评估:使用验证集或测试集对模型性能进行评估,检查误差和准确性。 - 结果预测:利用训练好的网络模型对新数据进行预测。 - 结果输出:将预测结果输出,可能包括图形界面展示或数据文件导出。 在分析源码时,需要注意Matlab代码的编程习惯、函数使用、变量命名等细节,并理解其在构建神经网络和数据预测中的作用。通过深入分析和理解源码,可以更好地掌握BP神经网络的实现过程,并将该技术应用于实际问题中。

import pandas as pd import numpy as np from keras.models import load_model # 加载已经训练好的kerasBP模型 model = load_model('D://model.h5') # 读取Excel文件中的数据 data = pd.read_excel('D://数据1.xlsx', sheet_name='4') # 对数据进行预处理,使其符合模型的输入要求# 假设模型的输入是一个包含4个特征的向量# 需要将Excel中的数据转换成一个(n, 4)的二维数组 X = data[['A', 'B', 'C', 'D']].values # 使用模型进行预测 y_pred = model.predict(X) # 对预测结果进行反归一化 y_pred_int = scaler_y.inverse_transform(y_pred).round().astype(int) # 构建带有概率的预测结果 y_pred_prob = pd.DataFrame(y_pred_int, columns=data.columns[:4]) mse = ((y_test - y_pred) ** 2).mean(axis=None) y_pred_prob['Probability'] = 1 / (1 + mse - ((y_pred_int - y_test) ** 2).mean(axis=None)) # 过滤掉和值超过6或小于6的预测值 y_pred_filtered = y_pred_prob[(y_pred_prob.iloc[:, :4].sum(axis=1) == 6)] # 去除重复的行 y_pred_filtered = y_pred_filtered.drop_duplicates() # 重新计算低于1.2的 Probability 值 low_prob_indices = y_pred_filtered[y_pred_filtered['Probability'] < 1.5].index for i in low_prob_indices: y_pred_int_i = y_pred_int[i] y_test_i = y_test[i] mse_i = ((y_test_i - y_pred_int_i) ** 2).mean(axis=None) new_prob_i = 1 / (1 + mse_i - ((y_pred_int_i - y_test_i) ** 2).mean(axis=None)) y_pred_filtered.at[i, 'Probability'] = new_prob_i # 打印带有概率的预测结果 print('Predicted values with probabilities:') print(y_pred_filtered)

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import pandas as pd from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler from sklearn.model_selection import train_test_split from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense from keras.models import load_model model = load_model('model.h5') # 读取Excel文件 data = pd.read_excel('D://数据1.xlsx', sheet_name='4') # 把数据分成输入和输出 X = data.iloc[:, 0:5].values y = data.iloc[:, 0:5].values # 对输入和输出数据进行归一化 scaler_X = MinMaxScaler(feature_range=(0, 6)) X = scaler_X.fit_transform(X) scaler_y = MinMaxScaler(feature_range=(0, 6)) y = scaler_y.fit_transform(y) # 将数据集分成训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=0) # 创建神经网络模型 model = Sequential() model.add(Dense(units=4, input_dim=4, activation='relu')) model.add(Dense(units=36, activation='relu')) model.add(Dense(units=4, activation='relu')) model.add(Dense(units=4, activation='linear')) # 编译模型 model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='sgd') # 训练模型 model.fit(X_train, y_train, epochs=100, batch_size=1257) # 评估模型 score = model.evaluate(X_test, y_test, batch_size=30) print('Test loss:', score) # 使用训练好的模型进行预测 X_test_scaled = scaler_X.transform(X_test) y_pred = model.predict(X_test_scaled) # 对预测结果进行反归一化 y_pred_int = scaler_y.inverse_transform(y_pred).round().astype(int) # 构建带有概率的预测结果 y_pred_prob = pd.DataFrame(y_pred_int, columns=data.columns[:4]) mse = ((y_test - y_pred) ** 2).mean(axis=None) y_pred_prob['Probability'] = 1 / (1 + mse - ((y_pred_int - y_test) ** 2).mean(axis=None)) # 过滤掉和值超过6或小于6的预测值 y_pred_filtered = y_pred_prob[(y_pred_prob.iloc[:, :4].sum(axis=1) == 6)] # 去除重复的行 y_pred_filtered = y_pred_filtered.drop_duplicates() # 重新计算低于1.2的 Probability 值 low_prob_indices = y_pred_filtered[y_pred_filtered['Probability'] < 1.5].index for i in low_prob_indices: y_pred_int_i = y_pred_int[i] y_test_i = y_test[i] mse_i = ((y_test_i - y_pred_int_i) ** 2).mean(axis=None) new_prob_i = 1 / (1 + mse_i - ((y_pred_int_i - y_test_i) ** 2).mean(axis=None)) y_pred_filtered.at[i, 'Probability'] = new_prob_i # 打印带有概率的预测结果 print('Predicted values with probabilities:') print(y_pred_filtered)

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