回归预测 | MATLAB实现SA-BP模拟退火算法优化BP神经网络多输入单输出回归预测

SA-BP神经网络回归预测

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🔥 内容介绍

在工业能耗预测(如注塑机能耗与温度、压力、转速的关联)、环境监测(如 PM2.5 浓度与湿度、风速、污染物排放的回归)、农业产量估算(如小麦产量与光照、降水、施肥量的映射)等多输入单输出(MISO)场景中,BP 神经网络因非线性拟合能力成为主流工具。但传统 BP 存在两大核心问题:一是初始权重与阈值随机化,导致训练易陷入局部最优(如预测误差下降至某值后停滞);二是梯度下降的局部搜索特性,在输入特征耦合度高(如 5-8 个关联特征)时收敛速度慢。而模拟退火算法(SA) 模拟固体退火的 “高温探索、低温收敛” 物理过程,通过概率性接受较差解的机制突破局部最优,为 BP 提供全局最优初始参数,构建 “全局寻优 - 精准拟合” 的 SA-BP 回归模型。

一、SA-BP 模型的核心原理:算法融合与优化逻辑

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

function c = othercolor(n,m)

% OTHERCOLOR alternative colormaps from various sources

%

%   OTHERCOLOR(N,M) returns a M-by-3 matrix contaning a colormap given by

%   the name N.  OTHERCOLOR, by itself, is the same length as the current

%   figure's colormap.  If no figure exists, MATLAB creates one.

%

%   Supported colormaps are stored in a colorData.mat.  And you can easily

%   add your own: they are just standard MATLAB RGB colormap matrices.

%

%   From: http://geography.uoregon.edu/datagraphics/color_scales.htm

%   BrBu_10     BuDOr_18    BuGr_14     BuOr_10     Bu_10       GrMg_16     

%   BrBu_12     BuDRd_12    BuGy_8      BuOr_12     Bu_7        RdYlBu_11b  

%   BuDOr_12    BuDRd_18    BuOrR_14    BuOr_8      Cat_12      StepSeq_25  

%   

%   From: http://www.colorbrewer2.org

%   Accent3     GnBu6       Paired4     PuOr4       RdYlBu10    Set37       

%   Accent4     GnBu7       Paired5     PuOr5       RdYlBu11    Set38       

%   Accent5     GnBu8       Paired6     PuOr6       RdYlBu3     Set39       

%   Accent6     GnBu9       Paired7     PuOr7       RdYlBu4     Spectral10  

%   Accent7     Greens3     Paired8     PuOr8       RdYlBu5     Spectral11  

%   Accent8     Greens4     Paired9     PuOr9       RdYlBu6     Spectral3   

%   Blues3      Greens5     Pastel13    PuRd3       RdYlBu7     Spectral4   

%   Blues4      Greens6     Pastel14    PuRd4       RdYlBu8     Spectral5   

%   Blues5      Greens7     Pastel15    PuRd5       RdYlBu9     Spectral6   

%   Blues6      Greens8     Pastel16    PuRd6       RdYlGn10    Spectral7   

%   Blues7      Greens9     Pastel17    PuRd7       RdYlGn11    Spectral8   

%   Blues8      Greys3      Pastel18    PuRd8       RdYlGn3     Spectral9   

%   Blues9      Greys4      Pastel19    PuRd9       RdYlGn4     YlGn3       

%   BrBG10      Greys5      Pastel23    Purples3    RdYlGn5     YlGn4       

%   BrBG11      Greys6      Pastel24    Purples4    RdYlGn6     YlGn5       

%   BrBG3       Greys7      Pastel25    Purples5    RdYlGn7     YlGn6       

%   BrBG4       Greys8      Pastel26    Purples6    RdYlGn8     YlGn7       

%   BrBG5       Greys9      Pastel27    Purples7    RdYlGn9     YlGn8       

%   BrBG6       OrRd3       Pastel28    Purples8    Reds3       YlGn9       

%   BrBG7       OrRd4       PiYG10      Purples9    Reds4       YlGnBu3     

%   BrBG8       OrRd5       PiYG11      RdBu10      Reds5       YlGnBu4     

%   BrBG9       OrRd6       PiYG3       RdBu11      Reds6       YlGnBu5     

%   BuGn3       OrRd7       PiYG4       RdBu3       Reds7       YlGnBu6     

%   BuGn4       OrRd8       PiYG5       RdBu4       Reds8       YlGnBu7     

%   BuGn5       OrRd9       PiYG6       RdBu5       Reds9       YlGnBu8     

%   BuGn6       Oranges3    PiYG7       RdBu6       Set13       YlGnBu9     

%   BuGn7       Oranges4    PiYG8       RdBu7       Set14       YlOrBr3     

%   BuGn8       Oranges5    PiYG9       RdBu8       Set15       YlOrBr4     

%   BuGn9       Oranges6    PuBu3       RdBu9       Set16       YlOrBr5     

%   BuPu3       Oranges7    PuBu4       RdGy10      Set17       YlOrBr6     

%   BuPu4       Oranges8    PuBu5       RdGy11      Set18       YlOrBr7     

%   BuPu5       Oranges9    PuBu6       RdGy3       Set19       YlOrBr8     

%   BuPu6       PRGn10      PuBu7       RdGy4       Set23       YlOrBr9     

%   BuPu7       PRGn11      PuBu8       RdGy5       Set24       YlOrRd3     

%   BuPu8       PRGn3       PuBu9       RdGy6       Set25       YlOrRd4     

%   BuPu9       PRGn4       PuBuGn3     RdGy7       Set26       YlOrRd5     

%   Dark23      PRGn5       PuBuGn4     RdGy8       Set27       YlOrRd6     

%   Dark24      PRGn6       PuBuGn5     RdGy9       Set28       YlOrRd7     

%   Dark25      PRGn7       PuBuGn6     RdPu3       Set310      YlOrRd8     

%   Dark26      PRGn8       PuBuGn7     RdPu4       Set311      YlOrRd9     

%   Dark27      PRGn9       PuBuGn8     RdPu5       Set312      

%   Dark28      Paired10    PuBuGn9     RdPu6       Set33       

%   GnBu3       Paired11    PuOr10      RdPu7       Set34       

%   GnBu4       Paired12    PuOr11      RdPu8       Set35       

%   GnBu5       Paired3     PuOr3       RdPu9       Set36       

%

%   From Mathematica:

%     MCMYKcolors           MIndexed45            Mdarkterrain          

%     MHTML                 MIndexed46            Mdeepseacolors        

%     MIndexed1             MIndexed47            Mfallcolors           

%     MIndexed10            MIndexed48            Mfruitpunchcolors     

%     MIndexed11            MIndexed49            Mfuchsiatones         

%     MIndexed12            MIndexed5             Mgeologicages         

%     MIndexed13            MIndexed50            Mgraytones            

%     MIndexed14            MIndexed51            Mgrayyellowtones      

%     MIndexed15            MIndexed52            Mgreenbrownterrain    

%     MIndexed16            MIndexed53            Mgreenpinktones       

%     MIndexed17            MIndexed54            Mhypsometrictints     

%     MIndexed18            MIndexed55            Mislandcolors         

%     MIndexed19            MIndexed56            Mlakecolors           

%     MIndexed2             MIndexed57            Mlegacy               

%     MIndexed20            MIndexed58            Mlighttemperaturemap  

%     MIndexed21            MIndexed59            Mlightterrain         

%     MIndexed22            MIndexed6             Mmintcolors           

%     MIndexed23            MIndexed60            Mneoncolors           

%     MIndexed24            MIndexed61            Mpastel               

%     MIndexed25            MIndexed62            Mpearlcolors          

%     MIndexed26            MIndexed7             Mpigeontones          

%     MIndexed27            MIndexed8             Mplumcolors           

%     MIndexed28            MIndexed9             Mrainbow              

%     MIndexed29            Malpinecolors         Mredbluetones         

%     MIndexed3             Maquamarine           Mredgreensplit        

%     MIndexed30            Marmycolors           Mrosecolors           

%     MIndexed31            Matlanticcolors       Mrusttones            

%     MIndexed32            Matoms                Msandyterrain         

%     MIndexed33            Mauroracolors         Msiennatones          

%     MIndexed34            Mavocadocolors        Msolarcolors          

%     MIndexed35            Mbeachcolors          Msouthwestcolors      

%     MIndexed36            Mblackbodyspectrum    Mstarrynightcolors    

%     MIndexed37            Mbluegreenyellow      Msunsetcolors         

%     MIndexed38            Mbrasstones           Mtemperaturemap       

%     MIndexed39            Mbrightbands          Mthermometercolors    

%     MIndexed4             Mbrowncyantones       Mvalentinetones       

%     MIndexed40            Mcandycolors          Mvisiblespectrum      

%     MIndexed41            Mcherrytones          Mwatermeloncolors     

%     MIndexed42            Mcoffeetones          Mwebsafe              

%     MIndexed43            Mdarkbands            

%     MIndexed44            Mdarkrainbow     

%

%   Usage:

%   A typical 3D plot:

%   >> [X,Y,Z] = peaks(30);

%   >> surfc(X,Y,Z)

%   >> colormap(othercolor('RdYlBu_11b'))

%   >> colorbar

%   >> axis([-3 3 -3 3 -10 5])

%

%   To get the list of available colormaps in a cellarray:

%   >> colormapNames = othercolor();

%

%   Iterate through colormaps (enter to move to next, ctrl+c to exit loop)

%   >> l = othercolor; for i=1:length(l), colormap(othercolor(i));pause;end

%

%   Plot the first 50 colormaps

%   >> colors = othercolor();

%   >> l = 50;

%   >> for i=1:l

%   >> subplot(ceil(l/10),10,i);

%   >> c = othercolor(i);

%   >> imagesc(reshape(c,1,size(c,1),size(c,2)));

%   >> title(char(colors(i)),'interpreter','none');

%   >> axis off;

%   >> end

%

%   Author: Joshua Atkins

%   Date: March 1, 2011

types = who('-file','colorData.mat');

% if no colormap is choosen then display available colormaps

if nargin < 1,

    c = types;

else

    % default number of points

    if nargin < 2, m = size(get(gcf,'colormap'),1); end

    % allows numerical indexing

    if isnumeric(n), n = char(types(n)); end

    % load color data

    data = load('colorData.mat',n);

    if isempty(fieldnames(data))

        c = [];

    else

        c = interp1(linspace(0,1,size(data.(n),1)),data.(n),linspace(0,1,m),'cubic');

        c(c<0) = 0;

        c(c>1) = 1;

    end

end

🔗 参考文献

[1]孙勇乾,汤守国.基于改进DBO-BP神经网络的烟叶复烤出口含水率和温度的预测[J].计算机科学, 2025(S1).

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2.1 bp时序、回归预测和分类

2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类

2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类

2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类
2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类

2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类

2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类
2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测
2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类
2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类
2.14 PNN脉冲神经网络分类
2.15 模糊小波神经网络预测和分类
2.16 时序、回归预测和分类
2.17 时序、回归预测预测和分类
2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类
2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类
方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断
🌟图像处理方面
图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
🌟 路径规划方面
旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划(EVRP)、 双层车辆路径规划(2E-VRP)、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻、公交车时间调度、水库调度优化、多式联运优化
🌟 无人机应用方面
无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划、
🌟 通信方面
传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化、水声通信、通信上传下载分配
🌟 信号处理方面
信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化、心电信号、DOA估计、编码译码、变分模态分解、管道泄漏、滤波器、数字信号处理+传输+分析+去噪、数字信号调制、误码率、信号估计、DTMF、信号检测
🌟电力系统方面
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🌟 元胞自动机方面
交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀
🌟 雷达方面
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🌟 车间调度
零等待流水车间调度问题NWFSP 、 置换流水车间调度问题PFSP、 混合流水车间调度问题HFSP 、零空闲流水车间调度问题NIFSP、分布式置换流水车间调度问题 DPFSP、阻塞流水车间调度问题BFSP

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