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m基于EM参数估计的Gamma随机过程电池剩余寿命预测matlab仿真

时间:2022/12/23 21:12:27 点击:

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1.完整项目描述和程序获取

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2.部分仿真图预览





3.算法概述

         伽马过程(Gamma Process)是随机过程理论中一类重要过程Lévy过程的一种,其增量服从独立的gamma分布,可以用于描述单调递增的变化过程,属于Lévy subordinator中的一种,gamma过程,通常记作,由两个正参数决定,其中称为形状参数,控制了跳跃点到达的频率,称为尺度参数,控制了跳跃的跃度。同时,该过程假设在时刻t=0时,其值为0,即在初始时刻位置在原点。

        使用伽马函数定义了许多概率分布,例如伽马分布,Beta分布,狄利克雷分布,卡方分布和学生t分布等。 对于数据科学家,机器学习工程师,研究人员来说,伽马函数可能是一种最广泛使用的函数,因为它已在许多分布中使用。然后将这些分布用于贝叶斯推理,随机过程(例如排队模型),生成统计模型(例如潜在狄利克雷分配)和变分推理。

4.部分源码

............................................................

for i = 1:Iter

    i

    ykt  = yk;

    ykt1 = [0,yk(1:end-1)];

    xkt  = xk;

    xkt1 = [0,xk(1:end-1)];

    %粒子滤波

    if i == 1

       [Exk,Ws]   = func_Particlefilter(ykt,xkt,c0,delta0);

       [Exk1,Ws]  = func_Particlefilter(xkt1,ykt1,c0,delta0);

       [Exklog,Ws]= func_Particlefilter(log(xk_xk1),ykt1,c0,delta0);

    else

       [Exk,Ws]   = func_Particlefilter(ykt,xkt,c_(i-1),delta_(i-1));

       [Exk1,Ws]  = func_Particlefilter(xkt1,ykt1,c_(i-1),delta_(i-1));

       [Exklog,Ws]= func_Particlefilter(log(xk_xk1),log(ykt1),c_(i-1),delta_(i-1));

    end

    %E步骤

    if i == 1

       E1    = sum(a0*dt*log(epls0) - log(gamma(a0*dt))+(a0*dt-1)*Exklog-epls0*(Exk-Exk1));

       E2    = sum(-log(delta0)-0.5*log(2*pi)-1/(2*delta0^2)*(yk.^2-2*yk.*c0.*Exk+c0^2.*Exk.^2));

       theta = E1+E2;

    else

       E1    = sum(a_(i)*dt*log(epls_(i)) - log(gamma(a_(i)*dt))+(a_(i)*dt-1)*mean(log(xk_xk1))-epls_(i)*(Exk-Exk1));

       E2    = sum(-log(delta_(i-1))-0.5*log(2*pi)-1/(2*delta_(i-1)^2)*(yk.^2-2*yk.*c_(i-1).*Exk+c_(i-1)^2.*Exk.^2));

       theta = E1+E2;

    end

    %M步骤

    if i == 1

       a        = Exk(end)/t(end);

       epls     = a*t(end)/max(Exk(end),1);

    else

       a        = Exk(end)/t(end);

       epls     = a*t(end)/max(Exk(end),1);

    end

    c        = sum(yk.*Exk)./sum(Exk.^2);

    delta    = sqrt(1/n*sum(yk.^2 - 2*yk.*c.*Exk + c^2.*Exk.^2));

    a_(i+1)    = a;

    epls_(i+1) = epls;

    c_(i+1)    = c;

    delta_(i+1)= delta;

end

................................................

figure;

idx=0;

for jj = sers

    idx=idx+1;

    a_s    = jj*a_;

    for j = 1:length(tr)

        F_tmps = [];

        for s = 1:length(xc)

            F_tmps(s) = func_gamma(xc(s),a_s(end)*tr(j),(D-xc(s))/epls_(end))/gamma(a_s(end)*tr(j));

        end

        F(j) = mean(F_tmps)/(sers(end)-jj)^0.5;

    end 

    f=abs(F);

    plot3(400*tr,(jj)*ones(size(tr)),f,'k','linewidth',1);

    [V,I] = max(f);

    hold on

    xx(idx)  = 400*tr(I);

    yy(idx)  = (jj);

    ff{idx}  = f;

end

plot3(xx(1:end-1),yy(1:end-1),0*ones(size(xx(1:end-1))),'m-s','linewidth',1);

xlabel('剩余寿命');

ylabel('检测时间');

zlabel('概率密度函数');

title('剩余寿命的概率密度函数f(t)');

grid on

01_187m

作者:我爱C编程 来源:我爱C编程
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