emd分解和svm模型在時(shí)間序列荷載預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

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1、碩士學(xué)位（畢業(yè)）論文EMD分解和SVM模型在時(shí)間序列荷載預(yù)測(cè)中的應(yīng)用學(xué)位申請(qǐng)人：于萌指導(dǎo)教師：吳鑫淼教授學(xué)科專業(yè)：水利水電工程學(xué)位類別：工學(xué)碩士授予單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)答辯日期：二〇一五年五月分類號(hào)：TV51單位代碼：10086密級(jí)：公開學(xué)號(hào)：2012130EMD分解和SVM模型在時(shí)間序列荷載預(yù)測(cè)中的應(yīng)用學(xué)位申請(qǐng)人：于萌指導(dǎo)教師：吳鑫淼教授學(xué)科專業(yè)：水利水電工程學(xué)位類別：工學(xué)碩士授予單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研宄成果。據(jù)我所知，除了文中

2、特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研宄成果，也不包含為獲得河此農(nóng)業(yè)大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研宂所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字曰期：年〈月上日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解河北農(nóng)業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影

3、印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名:簽字H期：y&年&月（曰簽字u期：年(月J曰學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向：工作單位：電話:通訊地址：.郵編:摘要在水利工程中有很多高聳或長(zhǎng)大結(jié)構(gòu)，如高壩及其壩頂建筑、工作橋及大跨渡槽等，而風(fēng)和地震等時(shí)間序列荷載對(duì)這些結(jié)構(gòu)影響的很大，一些工程因之而受到影響而出現(xiàn)事故，甚至造成災(zāi)難。深入研究風(fēng)與地震等時(shí)間序列荷載的特性和規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，將有助于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制，避免或減輕工程災(zāi)害。本文應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)

4、分解及支持向量機(jī)模型，研究風(fēng)速及地震加速度的預(yù)測(cè)問題，主要內(nèi)容如下：1）分析了風(fēng)、地震所具有的不穩(wěn)定的特點(diǎn)以及應(yīng)用于預(yù)測(cè)非平穩(wěn)數(shù)據(jù)序列的方法，對(duì)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)方法的特點(diǎn)和目前應(yīng)用較多的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了比較。2）介紹了基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的支持向量機(jī)和基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化的最小二乘支持向量機(jī)學(xué)習(xí)方法的原理；經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法的基本原理、詳細(xì)分解步驟及一些問題的解決方法；為了提高模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，引入粒子群優(yōu)化算法，建立預(yù)測(cè)模型時(shí)模型核函數(shù)和參數(shù)選擇問題、具體的模型建立步驟。最后以風(fēng)速預(yù)測(cè)和地震加速度預(yù)測(cè)為例驗(yàn)證這種預(yù)測(cè)方

5、法的有效性。3）提出了基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)的分解與多步預(yù)測(cè)的最小二乘支持向量機(jī)相結(jié)合的方法，對(duì)風(fēng)速的非線性時(shí)間序列分析進(jìn)行了建模預(yù)測(cè)。首先對(duì)風(fēng)速動(dòng)態(tài)信號(hào)加以經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ降姆纸?，將原信?hào)分解為若干個(gè)不同特征尺度(頻率)的本征模態(tài)函數(shù)。再建立多步預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的最小二乘支持向量機(jī)預(yù)測(cè)模型，對(duì)不同頻帶的平穩(wěn)IMF分量進(jìn)行預(yù)測(cè)，將各分量的預(yù)測(cè)值等權(quán)求和得到最終預(yù)測(cè)值。發(fā)現(xiàn)EMD與多步預(yù)測(cè)的LS-SVM相結(jié)合的風(fēng)速預(yù)測(cè)方法比單一的LS-SVM預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)精度更高。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用PSO優(yōu)化算法對(duì)模型參數(shù)的選擇進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)

6、化后的預(yù)測(cè)結(jié)果。4）因?yàn)榈卣鸺铀俣韧瑯泳哂蟹瞧椒€(wěn)的時(shí)間序列的特點(diǎn)，所以，同樣地應(yīng)用基于PSO優(yōu)化的EMD-LS-SVM預(yù)測(cè)方法對(duì)加速度序列進(jìn)行建模預(yù)測(cè)。計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了這種組合方法在非平穩(wěn)時(shí)間序列預(yù)測(cè)上的適用性。最后對(duì)本論文中的成果進(jìn)行了分析總結(jié)，對(duì)今后的研究方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解；最小二乘支持向量機(jī)；地震加速度；風(fēng)速EMD分解和SVM模型在時(shí)間序列荷載預(yù)測(cè)中的應(yīng)用ApplicationofEMDandSVMmodelinthepredictionoftimeseriesloadAuth

7、or:YuMengSupervisor:WuXinmiaoMajor:WaterresourcesandhydroelectricengineeringAbstractTherearemanyhighorlargestructuresinwaterconservancyengineering,suchashighdamsanddamconstruction,bridgeandlong-spanaqueduct,whiletheinfluenceofwindandearthquakeloadsonth

8、estructureofthetimeseries,whichisaffectedbysomeengineeringaccidents,evencausedisaster.Throughdeeplystudythecharacteristicsandlawsofthewindandearthquakeandothertimeseriesloads,andthepredictionswillbehelpfultothecontrolofstructuresandavoi