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MATLAB实现DNN深度神经网络多变量时间序列预测

MATLAB实现DNN深度神经网络多变量时间序列预测

以下是使用MATLAB实现DNN深度神经网络多变量时间序列预测的代码示例。

其中，'train_data'和'test_data'分别是训练集和测试集的数据，'num_features'表示数据集包含的特征数（多变量），'layers'定义了DNN模型的网络结构和相关参数，'options'定义了模型训练的超参数，'net'是训练好的DNN模型，'YTest'是模型在测试集上的预测结果，'RMSE'为模型预测结果的均方根误差，'future_data'为最近K个时间步长的数据，'YFuture'为模型对未来第K+1个时间点的预测结果。

% 1. 准备数据集
% 假设已经准备好一个名为data的多变量时间序列数据，共有N个时间步长
% 其中前M个时间步长为训练数据，后N-M个时间步长为测试数据
train_data = data(1:M,:); % 训练集数据
test_data = data(M+1:end,:); % 测试集数据

% 2. 创建模型
num_features = size(data,2); % 数据集包含的特征数（多变量）
layers = [
    sequenceInputLayer(num_features) % 输入层，输入数据为多变量时间序列
    fullyConnectedLayer(10) % 隐藏层1，设置输出神经元个数为10
    reluLayer % 激活函数使用ReLU
    fullyConnectedLayer(1) % 输出层，输出单个数值作为预测结果
    regressionLayer % 回归损失函数
];
options = trainingOptions('adam', ...
    'MaxEpochs',200, ...
    'MiniBatchSize',20, ...
    'ValidationData',{XValidation,YValidation}, ...
    'ValidationFrequency',30, ...
    'Plots','training-progress');
net = trainNetwork(train_data,layers,options); % 训练模型

% 3. 模型评估
YTest = predict(net,test_data); % 预测未来时间点对应的数值
RMSE = sqrt(mean((YTest - test_data).^2)); % 计算均方根误差

% 4. 应用模型进行预测
future_data = data(end-K+1:end,:); % 获取最近K个时间步长的数据
YFuture = predict(net,future_data); % 预测未来第K+1个时间点对应的数值