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专利号: 2019107830063
申请人: 长沙学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于变量投影算法的时间序列信号重建方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)采集用于FNN-AR建模的时间序列信号数据集{y(1),y(2),...,y(M)};

2)利用所述时间序列信号数据集构建FNN-AR模型;

其中:y(t)为第t个时间序列信号的值;ξ(t)为第t个采样时刻的建模误差;φ0(y(t-1))和φy,i(y(t-1))为系数;

3)将步骤2)中的FNN-AR模型转换成参数分离的结构形式;

4)对FNN-AR模型的线性参数θL和非线性参数θN进行优化;

5)针对不同阶次的FNN-AR模型分别采用步骤4)方法进行参数优化,最终采用最小信息量准则判断时间序列信号的最优FNN-AR模型,利用该最优FNN-AR模型进行时间序列信号重建。

2.根据权利要求1所述的基于变量投影算法的时间序列信号重建方法,其特征在于,系数φ0(y(t-1))和φy,i(y(t-1))的具体结构如下:其中, 和 为FNN-AR模型的线性参数; 和 为模糊隶属度函数; 和 为第j个模糊集合的隶属度函数对应的均值和标准差, 为相应的权系数。

3.根据权利要求1所述的基于变量投影算法的时间序列信号重建方法,其特征在于,步骤3)中,FNN-AR模型参数分离的结构形式如下:y(t)=μ(θN,y(t-1))TθL+ξ(t);

其中, 为

FNN-AR模型的线性参数;

为FNN-AR模型的非线性参数;

其中

且j=1,2,...,m,i=1,2,...,n。

4.根据权利要求1所述的基于变量投影算法的时间序列信号重建方法,其特征在于,步骤4)的具体实现过程包括:

1)定义FNN-AR模型参数优化的目标函数如下:其中,E(θL,θN)=(eg+1(θL,θN),eg+2(θL,θN),...,eM(θL,θN))T,且et(θL,θN)=y(t)-μ(θN,yT(t-1))θL,g=max(m,n);则FNN-AR模型的参数优化问题转化为

2)设θN已知,则FNN-AR模型的线性参数 其中Φ(θN)-为矩阵Φ(θN)的Moore-Penrose逆,且Φ(θN)=(μ(θN,y(g+1)),μ(θN,y(g+2)),...μ(θN,y(M)))T,y=(y(g+

1),y(g+2),...y(M))T;则参数优化目标函数转化为 选择该优化问题的雅可比矩阵形式为:

其中 D(Φ(θN))为Φ(θN)的Frechet导数,得到雅可比矩阵J后,利用高斯-牛顿算法,得到非线性参数的更新方向为dk=-((Jk)TJk)-1(Jk)Trk,其中Jk为k时刻J的值,rk为k时刻r的值,且r=(I-Φ(θN)Φ(θN)-)y;更新方向dk的基础上使用线性搜索更新下一步的非线性参数 其中α为搜索步长并采用混合三次多项式内插法确定;

当本次优化的目标函数 与其上一步优化的值相减偏差小于优化终止条件,或优化次数达到最大迭代次数P时,整个优化过程结束,此时模型的线性参数-集通过θL=Φ(θN) y计算得到。

5.根据权利要求4所述的基于变量投影算法的时间序列信号重建方法,其特征在于,步骤5)的具体实现过程包括:定义FNN-AR模型的AIC=-2(M-g)log(V(θL,θN))+8(m×(n+1)),针对不同的模型阶次(m,n)对模型参数进行优化,寻找一个使FNN-AR模型AIC值最小的阶次(m,n)来作为时间序列信号的FNN-AR模型。