基于注意力机制的 CNN-BiGRU 短期电力负荷预测方法

博客介绍基于CNN-BiGRU-Attention的预测模型,涉及CNN、BiGRU和注意力机制原理。采用滚动建模,以前n时刻值为输入预测n+1时刻负荷值。搭建网络基于tensorflow1.x框架,对比BP网络等模型,该方法精度最高,还给出更多相关预测方法链接。

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提出了一种基于 Attention 机制的CNN -BiGRU(卷积神经网络+双向GRU+注意力机制)短期电力负荷预测方法,该方法将历史负荷数据作为输入,搭建由一维卷 积层和池化层等组成的 CNN 架构,提取反映负荷复杂动态变化的高维特征;将所提特征向量构造为时间序列形式作为 BiGRU 网络的输入,建模学习特征内部动态变化规律,并引入 Attention 机制通过映射加权和学习参数矩阵赋予 BiGRU 隐含 状态不同的权重,减少历史信息的丢失并加强重要信息的影响,最后完成短期负荷预测。最后与BP、BiGRU、BiGRU-Attention进行对比,验证方法有效性。相关原理可以看下面这个老哥的文章,我们和他的区别在于采用的BiGRU.

1、原理

CNN原理,自查。采用的是1维CNN

BiGRU原理,自查

注意力机制原理:

2,基于CNN-BiGRU-Attention的预测模型

3.实验结果

采用如图所示的负荷预测,基于滚动建模,采用前n时刻的值为输入,来预测n+1个时刻的负荷值,程序中n为96。基于tensorflow1.x框架搭建此网络

3.1 BP网络

3.2 BiGRU

3.3 BiGRU-Attention

3.4 CNN_BiGRU_Attention

3.5 对比

可见,本博客提出的方法精度最高

还有更多哦,链接见评论区:

1.双向LSTM注意力机制负荷预测
2.鲸鱼WOA优化双向LSTM注意力机制负荷预测tensorflow1.x
3.鲸鱼WOA优化双向LSTM注意力机制负荷预测tensorflow2.x.keras
4.基于注意力机制的 CNN-BiGRU 短期电力负荷预测方法tensorflow1.x
5.基于注意力机制的 CNN-BiGRU 短期电力负荷预测方法tensorflow2.x.keras

模型 注意力机制是一种机器学习中常用的技术,它可以用于提高神经网络模型的性能。基于注意力机制CNN-LSTM模型是一种结合了卷积神经网络CNN)和长短时记忆(LSTM)网络的模型,它可以在文本分类、语音识别和图像处理等领域中应用。 CNN-LSTM模型的基本结构包括一个卷积层和一个LSTM层,其中卷积层用于提取输入数据的特征,LSTM层则用于学习输入数据的时间序列特征。在这个模型中,注意力机制用于加强LSTM层对输入数据的关注程度,以便提高模型的性能。 具体来说,注意力机制的作用是根据输入数据的不同部分对其进行加权,以便更好地捕捉重要的信息。在CNN-LSTM模型中,注意力机制可以通过以下步骤实现: 1. 对输入数据进行卷积操作,提取特征。 2. 对卷积结果进行池化操作,减少数据维度。 3. 将池化结果输入到LSTM层中,学习时间序列特征。 4. 在LSTM层中加入注意力机制,计算输入数据各部分的权重。 5. 根据权重调整LSTM层的输出,提高模型的性能。 注意力机制可以通过不同的方法实现,例如点积注意力、加性注意力和多头注意力等。在CNN-LSTM模型中,常用的是点积注意力和加性注意力。 总之,基于注意力机制CNN-LSTM模型是一种有效的机器学习模型,可以用于处理多种类型的数据。它可以通过加强模型对重要信息的关注,提高模型的预测性能。
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