分类预测 | MATLAB实现WOA-CNN-BiGRU-Attention数据分类预测

分类效果

基本描述

1.Matlab实现WOA-CNN-BiGRU-Attention多特征分类预测，多特征输入模型，运行环境Matlab2023及以上；
2.通过WOA优化算法优化学习率、卷积核大小、神经元个数，这3个关键参数，以测试集精度最高为目标函数；
3.多特征输入单输出的二分类及多分类模型。程序内注释详细，直接替换数据就可以用；
程序语言为matlab，程序可出分类效果图，迭代优化图，混淆矩阵图；精确度、召回率、精确率、F1分数等评价指标。
4.基于鲸鱼优化算法（WOA）、卷积神经网络（CNN）和双向门控循环单元网络（BiGRU）的数据分类预测程序。
5.适用领域：
适用于各种数据分类场景，如滚动轴承故障、变压器油气故障、电力系统输电线路故障区域、绝缘子、配网、电能质量扰动，等领域的识别、诊断和分类。
使用便捷：
直接使用EXCEL表格导入数据，无需大幅修改程序。内部有详细注释，易于理解。

模型描述

CNN 是一种前馈型神经网络，广泛应用于深度学习领域，主要由卷积层、池化层和全连接层组成，输入特征向量可以为多维向量组，采用局部感知和权值共享的方式。卷积层对原始数据提取特征量，深度挖掘数据的内在联系，池化层能够降低网络复杂度、减少训练参数，全连接层将处理后的数据进行合并，计算分类和回归结果。
GRU是LSTM的一种改进模型，将遗忘门和输入门集成为单一的更新门，同时混合了神经元状态和隐藏状态，可有效地缓解循环神经网络中“梯度消失”的问题，并能够在保持训练效果的同时减少训练参数。

程序设计

• 完整程序和数据获取方式：私信博主回复MATLAB实现WOA-CNN-BiGRU-Attention数据分类预测；

% The Whale Optimization Algorithm
function [Best_Cost,Best_pos,curve]=WOA(pop,Max_iter,lb,ub,dim,fobj)

% initialize position vector and score for the leader
Best_pos=zeros(1,dim);
Best_Cost=inf; %change this to -inf for maximization problems


%Initialize the positions of search agents
Positions=initialization(pop,dim,ub,lb);

curve=zeros(1,Max_iter);

t=0;% Loop counter

% Main loop
while t<Max_iter
    for i=1:size(Positions,1)
        
        % Return back the search agents that go beyond the boundaries of the search space
        Flag4ub=Positions(i,:)>ub;
        Flag4lb=Positions(i,:)<lb;
        Positions(i,:)=(Positions(i,:).*(~(Flag4ub+Flag4lb)))+ub.*Flag4ub+lb.*Flag4lb;
        
        % Calculate objective function for each search agent
        fitness=fobj(Positions(i,:));
        
        % Update the leader
        if fitness<Best_Cost % Change this to > for maximization problem
            Best_Cost=fitness; % Update alpha
            Best_pos=Positions(i,:);
        end
        
    end
    
    a=2-t*((2)/Max_iter); % a decreases linearly fron 2 to 0 in Eq. (2.3)
    
    % a2 linearly dicreases from -1 to -2 to calculate t in Eq. (3.12)
    a2=-1+t*((-1)/Max_iter);
    
    % Update the Position of search agents 
    for i=1:size(Positions,1)
        r1=rand(); % r1 is a random number in [0,1]
        r2=rand(); % r2 is a random number in [0,1]
        
        A=2*a*r1-a;  % Eq. (2.3) in the paper
        C=2*r2;      % Eq. (2.4) in the paper
        
        
        b=1;               %  parameters in Eq. (2.5)
        l=(a2-1)*rand+1;   %  parameters in Eq. (2.5)
        
        p = rand();        % p in Eq. (2.6)
        
        for j=1:size(Positions,2)
            
            if p<0.5   
                if abs(A)>=1
                    rand_leader_index = floor(pop*rand()+1);
                    X_rand = Positions(rand_leader_index, :);
                    D_X_rand=abs(C*X_rand(j)-Positions(i,j)); % Eq. (2.7)
                    Positions(i,j)=X_rand(j)-A*D_X_rand;      % Eq. (2.8)
                    
                elseif abs(A)<1
                    D_Leader=abs(C*Best_pos(j)-Positions(i,j)); % Eq. (2.1)
                    Positions(i,j)=Best_pos(j)-A*D_Leader;      % Eq. (2.2)
                end
                
            elseif p>=0.5
              
                distance2Leader=abs(Best_pos(j)-Positions(i,j));
                % Eq. (2.5)
                Positions(i,j)=distance2Leader*exp(b.*l).*cos(l.*2*pi)+Best_pos(j);
                
            end
            
        end
    end
    t=t+1;
    curve(t)=Best_Cost;
    [t Best_Cost]
end

参考资料

[1] https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/129036772?spm=1001.2014.3001.5502
[2] https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/128690229