2026/1/10 11:48:51
网站建设
项目流程
网站seo外链怎么做,导师微信赚钱只投资10元,wordpress支持视频播放器插件,湖南省建设厅向汉东✅作者简介#xff1a;热爱科研的Matlab仿真开发者#xff0c;擅长数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。#x1f34e; 往期回顾关注个人主页#xff1a;Matlab科研工作室#x1f34a;个人信条#xff1a;格物致知,完整Matlab代码获取及仿真…✅作者简介热爱科研的Matlab仿真开发者擅长数据处理、建模仿真、程序设计、完整代码获取、论文复现及科研仿真。 往期回顾关注个人主页Matlab科研工作室个人信条格物致知,完整Matlab代码获取及仿真咨询内容私信。内容介绍在深度学习与物理建模融合的浪潮中物理信息神经网络PINN凭借“嵌入物理定律约束”的核心优势打破了传统数据驱动模型缺乏物理解释性的困境在流体力学、地质灾害预测、工程仿真等领域崭露头角。然而PINN在训练过程中易陷入局部最优、收敛速度慢且对复杂强非线性问题拟合精度不足的问题限制了其工程实用性。而灰狼优化算法GWO作为一种高效的群体智能优化算法以其参数少、全局搜索能力强、能平衡探索与开发的特性为解决PINN的训练瓶颈提供了新思路。今天我们就从理论到实操完整拆解“GWO改进PINN”的核心逻辑、实现步骤与实证效果带你掌握这一融合优化的前沿技术。一、基础铺垫GWO与PINN核心原理速览在深入改进机制前我们先快速厘清GWO和PINN的核心逻辑——只有理解两者的优势与短板才能更好地明白“为什么GWO能改进PINN”。一物理信息神经网络PINN带物理约束的深度学习传统深度学习模型仅依赖数据拟合忽略了问题背后的物理规律导致在数据稀缺或外推场景下泛化能力极差。而PINN的核心创新的是将物理方程如流体力学N-S方程、结构力学平衡方程作为“软约束”嵌入到神经网络的损失函数中实现“数据拟合物理一致性”的双重优化。PINN的损失函数通常由两部分组成数据损失Data Loss衡量模型预测值与真实观测数据的误差和传统神经网络一致物理损失Physics Loss衡量模型输出结果满足物理方程的程度这是PINN区别于普通神经网络的核心。优势无需精细网格划分能处理复杂几何边界在数据稀缺场景下仍具备良好泛化性且结果具备物理解释性 短板训练过程易陷入局部最优收敛速度慢对强非线性问题如高雷诺数流体流动拟合精度不足。二灰狼优化算法GWO模拟狼群狩猎的群体智能优化GWO是受灰狼社会等级和协作狩猎行为启发的群体智能优化算法由Mirjalili等人于2014年提出。其核心逻辑是通过模拟灰狼群体的“领导层级”和“狩猎机制”实现对最优解的高效搜索。1. 社会等级机制灰狼群体按适应度值分为三级各司其职 - α狼当前全局最优解主导搜索方向 - β狼次优解辅助α狼修正搜索路径 - δ狼第三优解平衡全局探索与局部开发 - ω狼普通个体跟随α、β、δ狼更新位置构成搜索群体。2. 核心狩猎流程通过“包围猎物→追捕猎物→攻击猎物”三个阶段的数学建模实现迭代优化 - 包围通过距离公式计算灰狼与猎物最优解的距离锁定搜索范围 - 追捕α、β、δ狼引导ω狼向猎物位置更新逐步缩小搜索范围 - 攻击随着迭代次数增加搜索步长逐渐减小最终收敛到最优解。优势参数少仅需调整种群大小和迭代次数、全局搜索能力强能有效避免局部最优通过系数线性递减机制可平衡“全局探索”寻找新解空间和“局部开发”优化已知优解 短板对局部最优解的精细优化能力略弱需与局部搜索策略配合提升精度。⛳️ 运行结果数据信息:样本数量: 200特征数量: 6温度范围: 462.80 ~ 478.70°C 训练原始PINN模型 PINN训练完成耗时: 0.24秒 训练GWO-PINN模型 GWO迭代 50, 最佳损失: 0.1510GWO迭代 100, 最佳损失: 0.1320GWO-PINN训练完成耗时: 0.55秒GWO最佳适应度: 0.1320 模型性能对比 模型/指标 MAE MAPE(%) RMSE R²----------- ----- ------- ----- ---PINN-训练集 0.5751 0.12 0.7355 0.9518PINN-测试集 0.5364 0.11 0.6806 0.9359GWO-PINN-训练集 0.3762 0.08 0.4664 0.9806GWO-PINN-测试集 0.4033 0.09 0.5041 0.9648 改进效果分析 测试集MAE改进: 24.82%测试集RMSE改进: 25.93%测试集R²改进: 3.09%训练时间对比: PINN0.24s vs GWO-PINN0.55s 最终结论和建议 ✓ GWO-PINN在预测精度上优于原始PINN主要改进方面:1. MAE改进: 24.82%2. RMSE改进: 25.93%3. R²改进: 3.09%建议:可以考虑调整GWO参数种群数量、迭代次数以获得更好效果。 部分代码 参考文献 部分理论引用网络文献若有侵权联系博主删除 关注我领取海量matlab电子书和数学建模资料团队擅长辅导定制多种科研领域MATLAB仿真助力科研梦 各类智能优化算法改进及应用生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化、背包问题、 风电场布局、时隙分配优化、 最佳分布式发电单元分配、多阶段管道维修、 工厂-中心-需求点三级选址问题、 应急生活物质配送中心选址、 基站选址、 道路灯柱布置、 枢纽节点部署、 输电线路台风监测装置、 集装箱调度、 机组优化、 投资优化组合、云服务器组合优化、 天线线性阵列分布优化、CVRP问题、VRPPD问题、多中心VRP问题、多层网络的VRP问题、多中心多车型的VRP问题、 动态VRP问题、双层车辆路径规划2E-VRP、充电车辆路径规划EVRP、油电混合车辆路径规划、混合流水车间问题、 订单拆分调度问题、 公交车的调度排班优化问题、航班摆渡车辆调度问题、选址路径规划问题、港口调度、港口岸桥调度、停机位分配、机场航班调度、泄漏源定位、冷链、时间窗、多车场等、选址优化、港口岸桥调度优化、交通阻抗、重分配、停机位分配、机场航班调度、通信上传下载分配优化 机器学习和深度学习时序、回归、分类、聚类和降维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微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置、有序充电、MPPT优化、家庭用电、电/冷/热负荷预测、电力设备故障诊断、电池管理系统BMSSOC/SOH估算粒子滤波/卡尔曼滤波、 多目标优化在电力系统调度中的应用、光伏MPPT控制算法改进扰动观察法/电导增量法、电动汽车充放电优化、微电网日前日内优化、储能优化、家庭用电优化、供应链优化\智能电网分布式能源经济优化调度虚拟电厂能源消纳风光出力控制策略多目标优化博弈能源调度鲁棒优化电力系统核心问题经济调度机组组合、最优潮流、安全约束优化。新能源消纳风光储协同规划、弃风弃光率量化、爬坡速率约束建模多能耦合系统电-气-热联合调度、P2G与储能容量配置新型电力系统关键技术灵活性资源虚拟电厂、需求响应、V2G车网互动、分布式储能优化稳定与控制惯量支撑策略、低频振荡抑制、黑启动预案设计低碳转型碳捕集电厂建模、绿氢制备经济性分析、LCOE度电成本核算风光出力预测LSTM/Transformer时序预测、预测误差场景生成GAN/蒙特卡洛不确定性优化鲁棒优化、随机规划、机会约束建模能源流分析、PSASP复杂电网建模经济调度算法优化改进模型优化潮流分析鲁棒优化创新点文献复现微电网配电网规划运行调度综合能源混合储能容量配置平抑风电波动多目标优化静态交通流量分配阶梯碳交易分段线性化光伏混合储能VSG并网运行构网型变流器 虚拟同步机等包括混合储能HESS蓄电池超级电容器电压补偿,削峰填谷一次调频功率指令跟随光伏储能参与一次调频功率平抑直流母线电压控制MPPT最大功率跟踪控制构网型储能光伏微电网调度优化新能源虚拟同同步机VSG并网小信号模型 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 雷达方面卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合、SOC估计、阵列优化、NLOS识别 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BFSP5 往期回顾扫扫下方二维码