Gas Concentration Prediction Based on IWOA-LSTM-CEEMDAN Residual Correction Model

残余物 希尔伯特-黄变换 计算机科学 趋同(经济学) 局部最优 人工神经网络 噪音(视频) 模式(计算机接口) 算法 人工智能 模式识别(心理学) 白噪声 电信 经济 图像(数学) 经济增长 操作系统
作者
Ningke Xu,Xiangqian Wang,Xiangrui Meng,Haoqian Chang
出处
期刊:Sensors [MDPI AG]
卷期号:22 (12): 4412-4412 被引量:12
标识
DOI:10.3390/s22124412
摘要

In this study, to further improve the prediction accuracy of coal mine gas concentration and thereby preventing gas accidents and improving coal mine safety management, the standard whale optimisation algorithm's (WOA) susceptibility to falling into local optima, slow convergence speed, and low prediction accuracy of the single-factor long short-term memory (LSTM) neural network residual correction model are addressed. A new IWOA-LSTM-CEEMDAN model is constructed based on the improved whale optimisation algorithm (IWOA) to improve the IWOA-LSTM one-factor residual correction model through the use of the complete ensemble empirical model decomposition with adaptive noise (CEEMDAN) method. The population diversity of the WOA is enhanced through multiple strategies and its ability to exit local optima and perform global search is improved. In addition, the optimal weight combination model for subsequence is determined by analysing the prediction error of the intrinsic mode function (IMF) of the residual sequence. The experimental results show that the prediction accuracy of the IWOA-LSTM-CEEMDAN model is higher than that of the BP neural network and the GRU, LSTM, WOA-LSTM, and IWOA-LSTM residual correction models by 47.48%, 36.48%, 30.71%, 27.38%, and 12.96%, respectively. The IWOA-LSTM-CEEMDAN model also achieves the highest prediction accuracy in multi-step prediction.
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