基于离群点修正、优化分解和DLinear模型的多步风速预测方法

翻译与总结：基于离群点修正、优化分解和DLinear模型的多步风速预测方法

翻译：

本文提出了一种结合离群点修正、启发式算法、信号分解方法和DLinear模型的混合风速预测模型。该模型包括三个主要步骤：首先，通过 Hampel Identifier (HI) 检测并替换风速序列中的离群点，以减少其对预测精度的影响。接着，经过HI处理的序列通过 改进的变分模态分解 (IVMD) 被分解为多个子序列，IVMD的超参数通过 灰狼优化 (GWO) 进行了优化。最后，每个子序列使用 DLinear 模型进行预测，预测结果再重建以得到最终的风速预测。本文在三个区域的真实历史风速序列上验证了该方法的性能，实验结果表明该方法在一至四步预测中的精度和稳定性优于其他模型，具有广泛的应用潜力。

总结：

1. 方法优点：

   • 离群点修正 (Hampel Identifier)：该方法能够有效检测并替换离群点，减少离群点对预测结果的干扰，提高了整体预测精度。
   • 改进的变分模态分解 (IVMD)：利用GWO优化的IVMD在分解复杂非平稳信号方面表现优异，有效减少了风速序列中的波动性和非平稳性，提高了模型的稳定性。
   • DLinear模型：该模型结构简单，具有较高的预测精度，尤其是在多步预测任务中，其性能优于复杂的Transformer模型。
   • 多步预测：本文方法能够准确预测多个时间步的风速变化，为风电场的发电规划和调度提供了有价值的支持。

2. 方法缺点：

   • 计算复杂度较高：由于采用了多步的分解和重建方法，加之IVMD的优化过程，计算时间可能较长，特别是在大规模数据集或实时预测场景中。
   • 参数选择依赖优化算法：IVMD的分解模式数和正则化参数对模型性能影响较大，而这些参数需要通过GWO优化，不同数据集的优化结果可能不一致。
   • 模型扩展性：虽然该方法在风速预测任务中表现出色，但其在其他时间序列任务中的推广和适用性尚未验证。

3. 创新点：

   • 结合多种方法的混合模型：本文首次将Hampel Identifier、IVMD和DLinear模型结合，用于风速序列的多步预测，有效提高了模型的鲁棒性和预测精度。
   • GWO优化IVMD：通过GWO优化IVMD超参数，解决了传统VMD手动选择参数的难题，增强了模型的自适应性和分解效果。

4. 可改进点：

   • 提高计算效率：未来的研究可以考虑减少IVMD和GWO的计算开销，或者探索更加高效的分解和优化算法，以提升模型的实时预测能力。
   • 增强模型的泛化能力：在其他类型的时间序列预测中验证该方法的泛化能力，并结合更多的启发式算法或深度学习技术以增强模型的灵活性。
   • 引入更多数据处理技术：可以结合数据增强、对抗学习等技术，提高模型在极端风速条件下的表现，以应对更复杂的实际应用场景。

原文地址：https://blog.csdn.net/w1191474296/article/details/142965870

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