Voltage-Based Multi-step Prediction: Data Labeling, Software Evaluation, and Contrasting DRL with Traditional Prediction Methods
2023 (English)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
In this project, three primary problems were addressed to improve battery data management and software performance evaluation. All solutions used voltage values in time together with various device characteristics. Battery replacement labeling was performed using Hidden Markov Models. Both deep reinforcement learning, specifically TD3 with an LSTM layer, and traditional models were employed to predict future battery voltages. These predictions subsequently informed a developed novel method for early evaluation of software impact on battery performance. A baseline model was also introduced for optimal battery replacement timing. Results indicated that the TD3-LSTM model achieved a mean absolute percentage error below 5%, on par with traditional methods. The battery replacement labeling had above 85% correctly labeled replacements, impact on battery performance was above 90% correct in software comparisons. TD3-LSTM proved a viable choice for multi-step predictions requiring online learning, albeit requiring potentially more tuning.
Abstract [sv]
I detta projekt behandlades tre primära problem i syfte att förbättra batteridatahantering och utvärdering av mjukvaruprestanda. Alla lösningar använde spänningsvärden i tid tillsammans med olika enhetsegenskaper. Batteribytesmärkning utfördes med hjälp av Hidden Markov Models. Både deep reinforcement learning, särskilt TD3 med ett LSTM-lager, och traditionella modeller användes för att förutsäga framtida batterispänningar. Dessa förutsägelser användes sedan i en framtagen ny metod för tidig utvärdering av mjukvarans påverkan på batteriprestanda. En basmodell introducerades också för optimal batteribytestid. Resultaten indikerade att TD3-LSTM modellen uppnådde ett genomsnittligt absolut procentfel under 5%, i nivå med traditionella metoder. Batteribytesmärkningen hade över 85% korrekt märkta batteribyten, inverkan på batteriprestanda var över 90% korrekt i mjukvarujämförelser. TD3-LSTM visade sig vara ett hållbart val för flerstegsförutsägelser som kräver onlineinlärning, även om det krävde potentiellt mer justering.
Place, publisher, year, edition, pages
2023. , p. 45
Keywords [en]
Deep Reinforcement Learning, Multi-step Prediction, Time Series Forecasting
Keywords [sv]
Djup Förstärkningsinlärning, Flerstegsprognos, Tidsserieprognos
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hh:diva-51585OAI: oai:DiVA.org:hh-51585DiVA, id: diva2:1795220
Educational program
Computer Engineer, 180 credits
Supervisors
Examiners
2023-09-112023-09-072025-10-01Bibliographically approved