文档名：基于AttentionLSTMXGBoost的电极移动速度影响放电参数预测分析
摘要：基于具有Attention机制的长短期记忆(attentionlongshort-termmemory,Attention-LSTM)神经网络模型,设计了一种由Attention-LSTM神经网络与极端的梯度增强(extremegradientboosting,XGBoost)法共同组成的变权组合模型,用以分析预测静电放电过程中电极移动速度对放电参数造成的影响.该组合模型充分利用静电放电参数的时序特性,并采用Attention机制突出对放电参数预测起到关键作用的输入特征.首先基于由新型电极移动速度效应测试仪的实验结果提供的原始实验数据,采用分箱法对其进行预处理得到新的实验数据;然后将得到的新实验数据集作为两种模型的输入数据,分开训练Attention-LSTM模型和XGBoost模型,求解出各自模型的预测结果及误差;最后利用误差倒数法,重新计算出两种模型预测结果的占比权重,并根据计算的权重求解出最终预测结果.预测结果表明:与Attention-LSTM神经网络模型、XGBoost模型、Attention-LSTM-XGBoost定权组合模型相比,本文构建的Attention-LSTM-XGBoost变权组合模型,评估指标中的决定系数分别提升了5.22%、9.11%、3.13%.本文提出的变权组合模型在预测精度以及算法鲁棒性上均优于其他模型,有益于对小间隙静电放电参数变化趋势和规律的探寻.
Abstract：Basedonthelongshort-termmemoryneuralnetworkmodelwithAttentionmechanism(Attention-LSTM),acombinedvariableweightmodelconsistingofAttention-LSTMneuralnetworkandExtremeGradientBoosting(XGBoost)isusedtoanalyzeandpredicttheeffectofelectrodemovementspeedonthedischargeparametersduringelectrostaticdischarge.Thecombinedmodeltakesfulladvantageofthetime-seriescharacteristicsofelectrostaticdischargeparametersandusestheAttentionmechanismtohighlighttheinputfeaturesthatplayakeyroleinthepredictionofdischargeparameters.Basedontheoriginalexperimentaldataprovidedbytheexperimentalresultsofthenewlydevelopedelectrodevelocityeffecttester,theanalyticaldatawerepreprocessedusingthesplit-boxmethodtoobtainbrand-newexperimentaldata.Thentheobtainednewexperimentaldatasetisusedastheinputdataforthetwomodels,andtheAttention-LSTMmodelandXGBoostmodelaretrainedseparately,andthepredictionresultsanderrorsoftherespectivemodelsaresolvedrespectively.Afterwards,byusingtheerrorinversemethod,werecalculatedtheproportionalweightsofthepredictionresultsofthetwomodelsandsolvedthefinalpredictionresultsaccordingtothecalculatedweights.Thecontrolgroupmodelsinthepaperare:Attention-LSTMneuralnetworkmodel,XGBoostmodel,andthefixed-weightcombinationmodel.ThepredictionresultsshowthatcomparedwiththebasicAttention-LSTMneuralnetworkmodel,XGBoostmodel,andthefixed-weightcombinationmodel,thevariable-weightcombinationmodelconstructedinthispaperimprovesthecoefficientofdeterminationintheevaluationindexby5.22%,9.11%,and3.13%.Thecombinedmodelproposedinthispaperoutperformsothermodelsintermsofpredictionaccuracyandalgorithmicrobustness,andisusefulforexploringthetrendsandpatternsofsmallgapelectrostaticdischargeparameters.
作者：何秀思 阮方鸣 徐愷 尹兰 王文利 Author：HEXiusi RUANFangming XUKai YINLan WANGWenli
作者单位：贵州师范大学大数据与计算机科学学院,贵阳550025六盘水职业技术学院,六盘水553000
刊名：电波科学学报
Journal：ChineseJournalofRadioScience
年，卷(期)：2024, 39(2)
分类号：O441
关键词：静电放电 电极移动速度 Attention机制 长短期记忆(LSTM)神经网络 误差倒数法
Keywords：electrostaticdischarge electrodemovementvelocity Attentionmechanism LSTMneuralnetwork theinverseoferrormethod
机标分类号：TG444+.72TP391TP183
在线出版日期：2024年5月11日
基金项目：刘尚合院士静电防护研究基金基于Attention-LSTM-XGBoost的电极移动速度影响放电参数预测分析[
期刊论文] 电波科学学报--2024, 39(2)何秀思 阮方鸣 徐愷 尹兰 王文利基于具有Attention机制的长短期记忆(attentionlongshort-termmemory,Attention-LSTM)神经网络模型,设计了一种由Attention-LSTM神经网络与极端的梯度增强(extremegradientboosting,XGBoost)法共同组成的变权组合模...参考文献和引证文献
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