神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；PID；控制系統(tǒng)；非線性

中圖分類號：TP183 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 20-0000-02

Design of Control System Based on FNN PID

Duan Zhengjun1,Zhao Ran1,Tian Wenxue2

(1.TISCO Stainless Steel Pipe company,Taiyuan030000,China;2. China Chemical Engineering Second Construction Corporation,Taiyuan030000,China)

Abstract:At present,many of intelligent algorithm apply to the non-linear control system,it is intelligent control systems,for example,neural network,fuzzy control.According to the neural networks and fuzzy control in this article,introduced design principles and implementation based on neural nerwork and PID algorithm.

Keywords:Fuzzy neural network;PID;Control System;Nonlinear

一、引言

模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（FNN）是模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩者結(jié)合的產(chǎn)物。模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩者單獨使用時候，都會有一定的缺陷。模糊邏輯在一定的論域上面有很好的收斂性，在進行模糊量的運算上有優(yōu)勢；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強的自學(xué)習、自適應(yīng)、并行運算和精確計算的能力。因此，兩者結(jié)合可以優(yōu)勢互補，從而很大提高綜合能力。FNN-PID是將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融進PID算法中，實現(xiàn)二者結(jié)合。FNN-PID算法具有PID控制器優(yōu)點、模糊控制的良好收斂性和對模糊量的運算優(yōu)勢，也有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習、自適應(yīng)的特性。

二、FNN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

FNN具有很多種結(jié)構(gòu)和算法，對于不同的控制對象，在綜合考慮運算速度和精度的情況下，可以使模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有所不同。本文模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用如圖1的結(jié)構(gòu)，兩個輸入變量是有 、 ，為誤差E與誤差變化量EC。輸出變量為Y，為PID三要素中的一個。根據(jù)專家經(jīng)驗知識把每個輸入因子分為（NM，NS，ZO，PS，PM）五個模糊狀態(tài)記為T[ ]。

圖1.模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

第一層至第三層是實現(xiàn)模糊控制規(guī)則，第四層去除模糊化并實現(xiàn)輸出實際控制對象的值，每層的作用如下：

第一層為輸入層，該層的節(jié)點直接與輸入層相連，起著將輸入向量X傳送到下一層的作用，其節(jié)點個數(shù)等于輸入變量個數(shù)。輸入輸出關(guān)系可表示為：

， i=1，2（1）

第二層為隸屬函數(shù)層，其作用是計算輸入量屬于各語言變量值模糊集合的隸屬函數(shù)值，節(jié)點個數(shù) ，每個節(jié)點代表一個模糊集合，可表示為：

， j=1，2，3（2）

式中j―― 的模糊分割數(shù)， 、 ――高斯函數(shù)中第j個輸入對第i個結(jié)點的中心和寬度。

第三層為模糊規(guī)則層，每個節(jié)點代表一條模糊規(guī)則。采用IF-THEN模糊規(guī)則，可表示為：

：If is and is and…is THEN Yis（3）

式中，1≤n≤2，1≤i≤3： （4）

第四層為輸出層： （5）

三、FNN的學(xué)習算法及步驟

在學(xué)習方法上，我們選擇在線學(xué)習，在線學(xué)習就是針對整個訓(xùn)練集的每一個輸入和對應(yīng)的輸出要求，每學(xué)習一條規(guī)則，就進行一次連接權(quán)的調(diào)整；這樣一輪一輪不斷的自動的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)，知道整個網(wǎng)絡(luò)達到所有的要求的響應(yīng)為止。學(xué)習目的是對產(chǎn)生樣本規(guī)律的統(tǒng)計特性進行建模，從具體觀測推測隱含的規(guī)律，輸出結(jié)果與樣本接近。為了提高測量的精度，要求 、 和 三個參數(shù)能夠適應(yīng)環(huán)境的變化，即可實時調(diào)節(jié)高斯隸屬函數(shù)和連接第三、第四層的權(quán)重比。具體算法如下：

式（5）可以按下式表示：（6）

設(shè) ， ， ，從而得到式（6）的簡化形式為： ，由式子（6）和式子（7）得到（8）式：

（9）

（10）

定義輸出誤差為： （11），其中 ――k時刻的輸出值， ――k時刻的輸出期望值。

定義系統(tǒng)的性能指標為：（12）

采用反方向傳播方法進行監(jiān)督學(xué)習，使性能指標E值最小化。根據(jù)梯度下降方法有：

以上式子分別為（13），（14），（15）。其中 為學(xué)習速度，由于采用在線學(xué)習，那么 為一個定值。根據(jù)性能指標選取規(guī)則和專家經(jīng)驗知識，取終止條件為E≤0.005，具體的學(xué)習步驟如下：

步驟1： 、 、 及 的初始值在[0，1]之間隨機選取， 的值為恒定值，根據(jù)經(jīng)驗決定。

步驟2：根據(jù)式子（11），（13），（14），（15）計算得出比較理想的 ， ， 值。

步驟3：根據(jù)式子（12）計算E，若E≤0.002，迭代結(jié)束。否則，令 ， ， 為初始值并返回步驟2。

四、PID-FNN系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)

根據(jù)FNN結(jié)構(gòu)可知，輸入是誤差和誤差變化量，輸出是PID控制參數(shù)中的一個，故我們設(shè)計PID-FNN系統(tǒng)時要使用3個FNN，選擇這樣的FNN結(jié)構(gòu)是為了更加精確的得到PID所需要的修正值。當然，這里所用的FNN是已經(jīng)結(jié)束學(xué)習過程的。PID-FNN控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

PID-FNN系統(tǒng)具體實現(xiàn)過程如下：①根據(jù)FNN的學(xué)習算法，通過提供的樣本對FNN-Kp、FNN-Ki和FNN-Kd進行訓(xùn)練，使其得到合適的權(quán)值，滿足性能指標為止。②誤差和誤差變化量做歸一化處理，作為FNN-Kp、FNN-Ki和FNN-Kd的輸入。③根據(jù)式子（1）（2）（4）（5）計算FNN的各層的輸出，F(xiàn)NN-Kp、FNN-Ki和FNN-Kd最后一層的輸出就是PID控制參數(shù)Kp、Ki和Kd的修正值。④利用③中得到的修正值，對經(jīng)典PID控制器所得出的Kp、Ki和Kd的值進行修正。⑤Kp、Ki和Kd的修正后的值傳送給控制對象，并由圖2中所示，控制結(jié)果反饋回到計算誤差處進行誤差計算。由此跳轉(zhuǎn)到②步。

圖2.FNN-PID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

五、結(jié)束語

FNN融合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點，本文利用這一點設(shè)計了PID-FNN控制系統(tǒng)并予以實現(xiàn)。文章中介紹了FNN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和學(xué)習過程的算法以及步驟，然后設(shè)計了PID-FNN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且描述了具體的實現(xiàn)過程。

本文作者創(chuàng)新點：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（FNN）是模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩者結(jié)合的產(chǎn)物。兩者結(jié)合可以優(yōu)勢互補，從而很大提高綜合能力。從而能夠更迅速、更精確的對PID參數(shù)進行修正，已達到最佳的控制狀態(tài)。

參考文獻：

[1]李士勇.模糊控制,神經(jīng)控制和智能控制論[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1996

[2]曾黃麟.智能計算[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2004

[3]晁勤,傅成華.自動控制原理[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2005

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第2篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

論文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 輔助方法

論文摘要：針對汽車發(fā)動機設(shè)計和性能評測當中有關(guān)參數(shù)計算的特點，提出應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進行輔助計算，以提高數(shù)據(jù)計算的結(jié)構(gòu)化程度和處理速度。通過對具體數(shù)據(jù)的實際操作表明，應(yīng)用本方法能夠很好地表達原圖表數(shù)據(jù)關(guān)系，所得結(jié)果的精度能夠滿足計算要求。

汽車發(fā)動機的性能包括動力性、經(jīng)濟性、生態(tài)特性——排放與噪聲、可靠性及耐久性等多個方面，這些參數(shù)要通過在一定條件下的測試計算來獲得。當發(fā)動機在非標準環(huán)境下運轉(zhuǎn)時，其相關(guān)計算要通過參數(shù)進行修正，比如發(fā)動機的有效功率和燃油消耗率的計算。當發(fā)動機在非標準環(huán)境下運轉(zhuǎn)時，其有效功率及燃油消耗率應(yīng)修正到標準環(huán)境狀況，當然也可由標準環(huán)境狀況修正到現(xiàn)場環(huán)境狀況，其中的有效功率和燃油消耗率修正系數(shù)在GB1105..1-87中以圖表的形式給出，使用很不方便，本文應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對此圖表信息進行處理，提高了數(shù)據(jù)計算的結(jié)構(gòu)化程度和處理速度，取得了滿意的效果。

1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別原理

在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，其知識是以大量神經(jīng)元的互連和各連接的權(quán)值來表示的.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射辯識方法主要通過大量的樣本進行訓(xùn)練，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自適應(yīng)算法不斷調(diào)整其權(quán)值，以達到目的.狀態(tài)識別器就隱含在網(wǎng)絡(luò)中，具體就在互連形式與權(quán)值上.在網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，對于特定的輸入模式，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過前向計算，產(chǎn)生一輸出模式，通過對輸出信號的比較和分析可以得出特定解。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有近40多種類型，其中BP(Back Propagation，即反向傳播)網(wǎng)絡(luò)是最常用和比較重要的網(wǎng)絡(luò)之一，本文就應(yīng)用一種改進型的BP網(wǎng)絡(luò)進行相應(yīng)數(shù)據(jù)圖表的識別映射。

BP網(wǎng)絡(luò)由輸入結(jié)點、輸出層結(jié)點和隱層結(jié)點構(gòu)成，相連層用全互連結(jié)構(gòu).神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作過程主要有兩個階段：一個是學(xué)習期，通過樣本學(xué)習修改各權(quán)值，達到一穩(wěn)定狀態(tài)；一個是工作期，權(quán)值不變，計算網(wǎng)絡(luò)輸出。

B

P網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習過程由正向傳播和反向傳播兩部分組成。在正向傳播過程中，輸入信息從輸入層經(jīng)隱層單元逐層處理，并傳向輸出層，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。如果在輸出層不能得到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入反向傳播，將誤差信號沿原來的路徑返回，通過修改各層神經(jīng)元的權(quán)值，使得誤差信號最小。

當給定一輸入模式X=(x1，x2，….，xm)和希望輸出模式Y(jié)=(y1，y2，…..，yn)時，網(wǎng)絡(luò)的實際輸出和輸出誤差可用下列公式求出：

隱含層輸出：

式中——輸入層至隱含層，隱含層至輸出層的連接權(quán)；

——隱含層結(jié)點、輸出層結(jié)點的閥值；

m、h、n——輸入層、隱含層、輸出層結(jié)點數(shù)；

f—— s型函數(shù)，f(x)=(1+e-x)-1.

如果誤差太大不能滿足要求，則需要用下列公式修正各連接權(quán)和閥值

為網(wǎng)絡(luò)提供一組特定的訓(xùn)練模式，隨機產(chǎn)生初始連接權(quán)和閥值，不斷幣復(fù)上述計算過程，直到網(wǎng)絡(luò)全局誤差小于給定的極小值為止.

由于BP網(wǎng)絡(luò)的高識別能力，應(yīng)用中采用了此結(jié)構(gòu)形式.同時為提高其識別效果，加快網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度，縮短工作周期，應(yīng)用了附加動量項和自適應(yīng)速率的改進算法.

附加動量項法使網(wǎng)絡(luò)在修正其權(quán)值時，不僅考慮誤差在梯度上的作用，而且考慮在誤差曲面上變化趨勢的影響，其作用如同一個低通濾波器，允許網(wǎng)絡(luò)上的微小變化特性，使網(wǎng)絡(luò)陷入局部極小值的可能性大大減少。自適應(yīng)速率是通過改變學(xué)習率，提高BP算法的有效性和收斂性，縮短訓(xùn)練時間.

2具體應(yīng)用

根據(jù)以上理論，采用改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形式，動量因子取0.9，對有效功率校正系數(shù)和燃油消耗率校正系數(shù)與指示功率比和機械效率的關(guān)系同時進行識別，采用雙輸入雙輸出的2-10-2結(jié)構(gòu)、2-15-2結(jié)構(gòu)、2-20-2結(jié)構(gòu)進行訓(xùn)練，識別情況分別如表3-5所示。

轉(zhuǎn)貼于

從實際的應(yīng)用效果來看，2-15-2和2-20-2的逼近能力相似，2-15-2的速度快于2-20-2結(jié)構(gòu)，而2-20-2結(jié)構(gòu)的識別能力要遠低于前兩種結(jié)構(gòu)，采用更少的隱層結(jié)點數(shù)就會使訓(xùn)練的時間過長，甚至使訓(xùn)練過程無法進行.因此最后選擇2-15-2的BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為最終的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形式。如圖1所示為訓(xùn)練次數(shù)與誤差平方和之間的關(guān)系曲線，表4為部分網(wǎng)絡(luò)輸出與實際數(shù)值的比較.

通過以上計算分析可見，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的映射輸出能力是相當強的，通過合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇和具體的參數(shù)應(yīng)用，完全可以滿足優(yōu)化設(shè)計的計算要求，大大縮短優(yōu)化當中的計算迭代時間，提高計算效率。

3結(jié)論

（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有很強的數(shù)據(jù)映射能力，能夠很好地識別所給數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，映射的精度可以滿足一般設(shè)計計算要求.

（2）對于包含無規(guī)律圖表數(shù)據(jù)的有關(guān)計算問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個很好的加快運算速度的解決方法.

（3）在數(shù)據(jù)的映射識別當中，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)選擇對于問題的求解精度和速度都是致關(guān)重要的’同時應(yīng)當注意數(shù)據(jù)的過度訓(xùn)練問題.

（4）智能算法的應(yīng)用為具體的工程計算提供了更方便、有效的手段，尋找有效的計算方法，以及多種算法的混合應(yīng)用將是擺在設(shè)計人員的一個課題.

參考文獻

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[3]王文成.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其在汽車工程中的應(yīng)用[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，1998.

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第3篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

1 引言

在現(xiàn)代機械制造領(lǐng)域中，隨著工廠機械制造機器人的普及，機械臂已經(jīng)變得越來越重要。與傳統(tǒng)的工業(yè)機械臂相比，未來的機械臂要能夠完成更加復(fù)雜的機械加工任務(wù)。在實際的機械制造機器人應(yīng)用中，衡量機械臂的工作性能主要是工作效率和工作可靠性指標。

機械臂是一個開鏈式的多連桿機構(gòu)，用固定基座來進行固定，機械臂可以根據(jù)需要在自由端安裝執(zhí)行器來實現(xiàn)工廠生產(chǎn)操作，關(guān)節(jié)之間的運動可以帶動連桿運動，使得機械臂運動來達到不同的姿態(tài)。本文主要針對這個問題展開研究，探討機械臂的路徑規(guī)劃問題。

2 徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)介紹

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有分布式存儲、并行協(xié)同處理和對信息具有自組織自學(xué)習等優(yōu)點，所以廣泛應(yīng)用在人工智能方面。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大量神經(jīng)元之間的連接權(quán)值和分布分別代表著特定的信息，當網(wǎng)絡(luò)受損時可以保證網(wǎng)絡(luò)的輸出正確，這種信息處理方式大大提高了網(wǎng)絡(luò)的容錯性和魯棒性。

徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于函數(shù)逼近理論的，是根據(jù)系統(tǒng)的海量樣本數(shù)據(jù)來選擇隱含層神經(jīng)元的徑向基激活函數(shù)，可以用基函數(shù)來表示，能夠無限的逼近真實的算法表達，它選擇合理的隱含層單元個數(shù)和作用函數(shù)，能夠把原來的非線性不可分問題映射成線性可分問題，把不好處理的非線性問題方便的簡化為線性問題。徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練時，在給定訓(xùn)練樣本后學(xué)習算法要解決的核心問題是：設(shè)計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和求解相關(guān)的參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括網(wǎng)絡(luò)的輸入、網(wǎng)絡(luò)的輸出個數(shù)，隱含層節(jié)點數(shù)目。相關(guān)的參數(shù)主要包括涉及的參數(shù)有徑向基函數(shù)的中心值、以及函數(shù)寬度和權(quán)值。

徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)屬于一種性能較優(yōu)的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它具有多維度非線性的映射能力和并行信息處理的能力，以及強大的聚類分析能力。與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)采用的是徑向?qū)ΨQ的核函數(shù)，這樣可以大幅提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習速度，同時能夠避免陷入局部極小，具有較好的全局尋優(yōu)能力，同時也具有較好的逼近任意非線性映射能力。

3 機械臂路徑規(guī)劃設(shè)計

機械臂軌跡規(guī)劃主要研究的是機械臂在多維空間中的運動路線，即給定一個初始狀態(tài)位姿，一個期望的末端執(zhí)行器的位姿，根據(jù)規(guī)定的要求來尋找連接初始狀態(tài)和期望狀態(tài)的最優(yōu)有效路徑，然后把最優(yōu)路徑轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械臂各個關(guān)節(jié)的空間坐標，進一步轉(zhuǎn)化為機械臂的各個關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度，就形成了機械臂的路徑。

機械臂的動力學(xué)狀態(tài)模型為：

其中：D（q）為對稱正定的慣量矩陣，為哥式力與離心力矩陣，G（q）為重力項矩陣，q為機械臂關(guān)節(jié)角位移矢量，為機械臂的角速度矢量，為機械臂的角加速度矢量，為機械臂各關(guān)節(jié)控制力矩輸入矢量。

機械臂的動力學(xué)參考模型為：

其中，y為2n+1的參考模型狀態(tài)矢量，r為n×1的參考模型輸入矢量。

徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括一個輸入層、一個隱層和一個輸出層。隱層由一個徑向基函數(shù)組成，和每個隱層節(jié)點相關(guān)的參數(shù)為網(wǎng)絡(luò)中心向量和半徑。本文選擇高斯函數(shù)作為徑向基函數(shù)。本文選擇的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法為：輸入層到隱層用無導(dǎo)師的聚類算法來訓(xùn)練，常用的是K-均值算法和模糊聚類算法，來確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中心向量和半徑，隱層和輸出層的權(quán)值調(diào)整用有導(dǎo)師指導(dǎo)算法，來確定權(quán)重向量。

算法流程如下：首先對樣本數(shù)據(jù)進行聚類，然后確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層節(jié)點的中心的初始值，將這些樣本進行分組，然后將訓(xùn)練樣本按照距離的遠近向隱層節(jié)點的中心聚類，完成后計算樣本的均值，將樣本均值賦值給隱層中心作為下一次迭代的聚類中心，下一步要判斷聚類過程是否結(jié)束，聚類結(jié)束標志是當劃分的每個聚類的樣本中心不再變化。然后再計算下寬度半徑，寬度半徑等于每個聚類中心與該訓(xùn)練樣本之間的平均距離。

通過算法驗證，對機械臂的路徑規(guī)劃驗證了算法的合理性和可行性，規(guī)劃后支反力和扭矩等動力性能較好，完全滿足工程需求。

第4篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：脫硫脫硝；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；反向傳播；預(yù)測

中圖分類號：X73文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）07021303

1技術(shù)背景

煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣中，含有大量的氮硫氧化物，這些氧化物直接排放到空氣中，會導(dǎo)致酸雨等自然災(zāi)害的發(fā)生。因此，各國都在積極研究煙氣脫硫脫硝技術(shù)。目前最新的技術(shù)是采用臭氧的強氧化性對煙氣中的NO進行處理，使之溶解于水，降低煙氣中的氮硫氧化物。

現(xiàn)有的技術(shù)對于臭氧的添加采用的是PID控制，此控制技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)相對成熟。其控制設(shè)備簡單，控制思路清晰，但在控制過程中也存在很多問題，比如對于大慣性環(huán)節(jié)控制滯后，震蕩過度等問題。在添加臭氧的過程中，通過檢測煙氣輸入端的氮硫氧化物的摩爾量，利用反應(yīng)方程式計算理想狀態(tài)下需要的臭氧摩爾量，然后再通過檢測通入堿性廢水中和前的NOx，SO2的濃度，完成PID調(diào)節(jié)，改變臭氧的添加量。

在添加的過程中，因為影響臭氧添加量的各個因素之間是非線性的，所以無法進行單一的線性補償，導(dǎo)致臭氧添加量過大或者過少。過大會造成添加臭氧的浪費，過小會使煙氣反應(yīng)不完全，導(dǎo)致煙氣排放不達標，所以本發(fā)明的目的就是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對臭氧的需求量建立預(yù)測模型，通過數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測臭氧的消耗量，以達到減少浪費或者減少煙氣不達標的情況。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用計算機模擬人腦的結(jié)構(gòu)和功能的一門新學(xué)科[1]，能夠利用自身的優(yōu)良處理性能，解決高度非線性和嚴重不確定性系統(tǒng)的復(fù)雜問題，在此適合進行對臭氧需求量進行預(yù)測，所以提出建立一個三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，使用改進的算法進行訓(xùn)練，并對煙氣脫硫脫硝中臭氧需求量的預(yù)測的方法[2]。

2BP網(wǎng)絡(luò)及動量梯度下降算法

BP（Back Propagation）網(wǎng)絡(luò)是1986年由Rumelhart和McCelland為首的科學(xué)家小組提出的，一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型之一。BP網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習和存貯大量的輸入-輸出模式映射關(guān)系，并且無需事前揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。它的學(xué)習規(guī)則是使用最速下降法，通過反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓撲結(jié)構(gòu)包括輸入層（input layer）、隱含層（hide layer）和輸出層（output layer）。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習規(guī)則又稱為 學(xué)習規(guī)則，對于給定的一組訓(xùn)練模式，不斷用一個個訓(xùn)練模式重復(fù)前向傳播和誤差反向傳播過程，各個訓(xùn)練模式都滿足要求時，則說明BP網(wǎng)絡(luò)已學(xué)習好了。從網(wǎng)絡(luò)學(xué)習的角度來看，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)前向更新及誤差信號傳播過程中，信息的傳播是雙向的，但是不意味著網(wǎng)絡(luò)層與層之間的結(jié)構(gòu)也是雙向的。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠以任意精度逼近任何非線性連續(xù)函，使得其特別適合于求解內(nèi)部機制復(fù)雜的問題，即BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強的非線性映射能力；其次BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度自學(xué)習和自適應(yīng)的能力。還有泛化能力，即BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有將學(xué)習成果應(yīng)用于新知識的能力。容錯能力：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有一定的容錯能力，即使系統(tǒng)在受到局部損傷時還是可以正常工作（圖1）。

從（2）式可看出，如果比例系數(shù)μ=0，則為高斯-牛頓法；如果μ取值很大，則LM算法接近梯度下降法，每迭代成功一步，則μ減小一些，這樣在接近誤差目標的時候，逐漸與高斯-牛頓法相似[4]。高斯-牛頓法在接近誤差的最小值的時候，計算速度更快，精度也更高。由于LM算法利用了近似的二階導(dǎo)數(shù)信息，它比梯度下降法快得多，實踐證明，采用LM算法可以較原來的梯度下降法提高速度幾十甚至上百倍。另外由于[JT（w）J（w）+μw]是正定的，所以（2）式的解總是存在的，從這個意義上說，LM算法也優(yōu)于高斯-牛頓法，因為對于高斯-牛頓法來說，JTJ是否滿秩還是個潛在的問題。

在實際的操作中，μ是一個試探性的參數(shù)，對于給定的μ，如果求得的 能使誤差指標函數(shù) 降低，則E（w）降低；反之，則μ增加。用（2）式修改一次權(quán)值和閾值時需要求n階的代數(shù)方程（n為網(wǎng)絡(luò)中權(quán)值數(shù)目）。LM算法的計算復(fù)雜度為O（n3/6），若n很大，則計算量和存儲量都非常大。然而，每次迭代效率的顯著提高，可大大改善其整體性能，特別是在精度要求高的時候[5]。

3臭氧脫硫脫硝需求量的預(yù)測

以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為原始模型，建立一個三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，使用改進的算法進行訓(xùn)練，并對煙氣脫硫脫硝中臭氧需求量的預(yù)測[6]，主要步驟分析為以下幾個方面。

（1）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，臭氧將難溶于水的NOx，SO2等氮硫氧化物氧化成易溶于水的高價氧化物，通過堿性廢水進行中和，同時脫硫脫硝的目的。通過分析可知，影響臭氧需求量的主要因素是：煙氣的流速，反應(yīng)前煙氣中氧氣的濃度，反應(yīng)中管道內(nèi)的平均氧氣濃度，反應(yīng)管道中臭氧與SO2的摩爾比，臭氧與NOx的摩爾比，氣體在反應(yīng)管道中的停留時間，堿性廢水吸收液的溫度，堿性廢水吸收液中堿離子的濃度和煙氣的溫度等因素。在此，選取以上影響因素作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入變量，通入的臭氧的流速作為輸出變量。

在建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型過程中，隱含層節(jié)點數(shù)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測精度有較大的影響，節(jié)點數(shù)太少，網(wǎng)絡(luò)不能很好地學(xué)習，需要增加訓(xùn)練次數(shù)，訓(xùn)練的精度也受影響；節(jié)點數(shù)太多，訓(xùn)練時間增加，網(wǎng)絡(luò)容易過擬合[7，8]。最佳隱含層節(jié)點數(shù)的選擇可參考如下公式。

4結(jié)語

改進的BP網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，對同時脫硫脫硝臭氧需求量進行預(yù)測，訓(xùn)練算法采用動態(tài)自適應(yīng)學(xué)習率的梯度下降算法，能夠更快的進行訓(xùn)練，預(yù)測誤差也較小，預(yù)測值有很好的利用價值；通過對臭氧需求量的預(yù)測，能夠?qū)崟r的根據(jù)工況自動改變臭氧的添加量，既能滿足脫硫脫硝的技術(shù)要求，同時也可以降低臭氧的需求量，降低企業(yè)成本，提高公司效益。本文只是設(shè)計了方法，結(jié)果需要經(jīng)過試驗進行驗證，并進行改進。

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第5篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞性能對比感知器BP網(wǎng)絡(luò)霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)字符識別

1引言

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在人類對其大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)認識理解的基礎(chǔ)上人工構(gòu)造的能夠?qū)崿F(xiàn)某種功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 它是理論化的人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型，是基于模仿大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能而建立的一種信息處理系統(tǒng)。因其自組織、自學(xué)習能力以及具有信息的分布式存儲和并行處理，信息存儲與處理的合一等特點得到了廣泛的關(guān)注，已經(jīng)發(fā)展了上百種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

一般來說，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)上可分為兩種:前向網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)。典型的前向網(wǎng)絡(luò)有單層感知器、BP網(wǎng)絡(luò)等，反饋網(wǎng)絡(luò)有霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)等[1]。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于模式識別、信號處理、專家系統(tǒng)、優(yōu)化組合、智能控制等各個方面，其中采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行模式識別具有一些傳統(tǒng)技術(shù)所沒有的優(yōu)點:良好的容錯能力[2j、分類能力、并行處理能力和自學(xué)習能力，并且其運行速度快，自適應(yīng)性能好，具有較高的分辨率。單層感知器、BP網(wǎng)絡(luò)和霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)均可以用于字符識別。

本文通過具體采用感知器網(wǎng)絡(luò)、BP網(wǎng)絡(luò)和霍普菲爾德反饋網(wǎng)絡(luò)對26個英文字母進行識別的應(yīng)用，通過實驗給出各自的識別出錯率，通過比較，可以看出這3種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識別能力以及各自的優(yōu)缺點。

2 字符識別問題描述與網(wǎng)絡(luò)識別前的預(yù)處理

字符識別在現(xiàn)代日常生活的應(yīng)用越來越廣泛，比如車輛牌照自動識別系統(tǒng)[3，4]，手寫識別系統(tǒng)[5]，辦公自動化等等[6]。畢業(yè)論文 本文采用單層感知器、BP網(wǎng)絡(luò)和霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)對26個英文字母進行識別。首先將待識別的26個字母中的每一個字母都通過長和寬分別為7×5的方格進行數(shù)字化處理，并用一個向量表示。其相應(yīng)有數(shù)據(jù)的位置置為1，其他位置置為O。圖1給出了字母A、B和C的數(shù)字化過程，其中最左邊的為字母A的數(shù)字化處理結(jié)果所得對應(yīng)的向量為:IetterA~「00100010100101010001111111000110001〕’，由此可得每個字母由35個元素組成一個向量。由26個標準字母組成的輸人向量被定義為一個輸人向量矩陣alphabet，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本輸人為一個35×26的矩陣。其中alphabet=[letterA，letterB，lettere，……letterZj。網(wǎng)絡(luò)樣本輸出需要一個對26個輸人字母進行區(qū)分輸出向量，對于任意一個輸人字母，網(wǎng)絡(luò)輸出在字母對應(yīng)的順序位置上的值為1，其余為O，即網(wǎng)絡(luò)輸出矩陣為對角線上為1的26×26的單位陣，定義target=eye(26)。

本文共有兩類這樣的數(shù)據(jù)作為輸人:一類是理想的標準輸人信號;另一類是在標準輸人信號中加上用MATLAB工具箱里的噪聲信號，即randn函數(shù)。

3 識別字符的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及其實驗分析

3.1單層感知器的設(shè)計及其識別效果

選取網(wǎng)絡(luò)35個輸人節(jié)點和26個輸出節(jié)點，設(shè)置目標誤差為0.0001，最大訓(xùn)練次數(shù)為40。設(shè)計出的網(wǎng)絡(luò)使輸出矢量在正確的位置上輸出為1，在其他位置上輸出為O。醫(yī)學(xué)論文 首先用理想輸人信號訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，得到無噪聲訓(xùn)練結(jié)果，然后用兩組標準輸入矢量加上兩組帶有隨機噪聲的輸人矢量訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，這樣可以保證網(wǎng)絡(luò)同時具有對理想輸人和噪聲輸人分類的能力。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完后，為保證網(wǎng)絡(luò)能準確無誤地識別出理想的字符，再用無噪聲的標準輸入訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，最終得到有能力識別帶有噪聲輸人的網(wǎng)絡(luò)。下一步是對所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)進行性能測試:給網(wǎng)絡(luò)輸人任意字母，并在其上加人具有平均值從。~0.2的噪聲，隨機產(chǎn)生100個輸人矢量，分別對上述兩種網(wǎng)絡(luò)的字母識別出錯率進行實驗，結(jié)果如圖2所示。其中縱坐標所表示的識別出錯率是將實際輸出減去期望輸出所得的輸出矩陣中所有元素的絕對值和的一半再除以26得到的;虛線代表用無噪聲的標準輸人信號訓(xùn)練出網(wǎng)絡(luò)的出錯率，實線代表用有噪聲訓(xùn)練出網(wǎng)絡(luò)的出錯率。從圖中可以看出，無噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)對字符進行識別時，當字符一出現(xiàn)噪聲時，該網(wǎng)絡(luò)識別立刻出現(xiàn)錯誤;當噪聲均值超過0.02時，識別出錯率急劇上升，其最大出錯率達到21.5%。由此可見，無噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)識別幾乎沒有抗干擾能力。而有噪聲訓(xùn)練出的網(wǎng)絡(luò)具有一定的抗干擾能力，它在均值為。~0.06之間的噪聲環(huán)境下，能夠準確無誤地識別;其最大識別出錯率約為6.6%，遠遠小于無噪聲訓(xùn)練出的網(wǎng)絡(luò)。

3.2BP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計及其識別效果

該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方法在文獻[lj中有詳細介紹。網(wǎng)絡(luò)具有35個輸人節(jié)點和26個輸出節(jié)點。目標誤差為0.0001，采用輸人在(0，l)范圍內(nèi)對數(shù)S型激活函數(shù)兩層109519/109519網(wǎng)絡(luò)，隱含層根據(jù)經(jīng)驗選取10個神經(jīng)元。和單層感知器一樣，分別用理想輸人信號和帶有隨機噪聲的輸人訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，得到有噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)和無噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。由于噪聲輸人矢量可能會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的1或o輸出不正確，或出現(xiàn)其他值，所以為了使網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾能力，在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練后，再將其輸出經(jīng)過一層競爭網(wǎng)絡(luò)的處理，使網(wǎng)絡(luò)的輸出只在本列中的最大值的位t為1，保證在其他位置輸出為O，其中網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練采用自適應(yīng)學(xué)習速率加附加動量法，在MATLAB工具箱中直接調(diào)用traingdx。在與單層感知器相同的測試條件下對網(wǎng)絡(luò)進行性能測試，結(jié)果如圖3所示。其中虛線代表用無噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的出錯率，實線代表用有噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的出錯率。從圖中可以看出，在均值為o一0.12之間的噪聲環(huán)境下，兩個網(wǎng)絡(luò)都能夠準確地進行識別。在0.12~0.15之間的噪聲環(huán)境下，由于噪聲幅度相對較小，待識別字符接近于理想字符，故無噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的出錯率較有噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)略低。當所加的噪聲均值超過。.15時，待識別字符在噪聲作用下不再接近于理想字符，無噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的出錯率急劇上升，此時有噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的性能較優(yōu).

轉(zhuǎn)貼于 3.3離散型，霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計及其識別效果

此時網(wǎng)絡(luò)輸人節(jié)點數(shù)目與輸出神經(jīng)元的數(shù)目是相等的，有r=s=35，采用正交化的權(quán)值設(shè)計方法。在MATLAB工具箱中可直接調(diào)用函數(shù)newh叩.m。要注意的是，由于調(diào)用函數(shù)newhoP.m，需要將輸人信號中所有的。英語論文 變換為一1。如letterA~[一1一11~1-1一11一11一l一11一11一11一1一1一11111111一l一l一111一1一1一11〕’。設(shè)計離散型霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)進行字符識別，只需要讓網(wǎng)絡(luò)記憶所要求的穩(wěn)定平衡點，即待識別的26個英文字母。故只需要用理想輸人信號來訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。對于訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)，我們進行性能測試。給網(wǎng)絡(luò)輸入任意字母，并在其上加人具有平均值從。~0.5的噪聲，隨機產(chǎn)生100個輸人矢量，觀察字母識別出錯率，結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，在均值為0~0.33之間的噪聲環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)能夠準確地進行識別。在0.33~0.4之間的噪聲環(huán)境下，識別出錯率不到1%，在0.4以上的噪聲環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)識別出錯率急劇上升，最高達到大約10%。可以看出，該網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定點的吸引域大約在0.3~。.4之間。當噪聲均值在吸引域內(nèi)時，網(wǎng)絡(luò)進行字符識別時幾乎不出錯，而當噪聲均值超過吸引域時，網(wǎng)絡(luò)出錯率急劇上升。

4結(jié)論

本文設(shè)計了3種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對26個英文字母進行了識別?？梢钥闯?，這3種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均能有效地進行字符識別，并且識別速度快，自適應(yīng)性能好，分辨率較高。由圖2和圖3可以看出，單層感知器的有噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)在均值為O~0.06之間的噪聲環(huán)境下可以準確無誤的識別，而有噪聲訓(xùn)練的BP網(wǎng)絡(luò)可以在o~0.12之間的噪聲環(huán)境下準確無誤的識別，故BP絡(luò)網(wǎng)絡(luò)容錯性比單層感知器的容錯性好;此外，噪聲達到0.2時，單層感知器的有噪聲訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的識別出錯率為6.6%，而有噪聲訓(xùn)練的BP網(wǎng)絡(luò)的識別出錯率為2.1%，故BP網(wǎng)絡(luò)比單層感知器識別能力強。另外，由圖2、圖3和圖4可以看出，這3種網(wǎng)絡(luò)中霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)識別率最高，它在噪聲為0.33以前幾乎不會出錯，BP網(wǎng)絡(luò)次之，感知器最差。

通過設(shè)計、應(yīng)用與性能對比，我們可得單層感知器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和算法都很簡單，訓(xùn)練時間短，但識別出錯率較高，容錯性也較差。BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和算法比單層感知器結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，但其識別率和容錯性都較好?；羝辗茽柕戮W(wǎng)絡(luò)具有設(shè)計簡單且容錯性最好的雙重優(yōu)點。因此，我們應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點以及實際要求來選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對字符進行識別。 參考文獻

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第6篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；概算；BP

中圖分類號：TP183文獻標識碼： A

一、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于建設(shè)項目概算的重要意義

（一）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是由許多神經(jīng)元互連在一起所組成的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，把神經(jīng)元之間相互作用的關(guān)系進行數(shù)學(xué)模型化就可以得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非常復(fù)雜的非線性的動態(tài)分析系統(tǒng)。它模擬人腦的神經(jīng)功能分層由單個神經(jīng)元非線性地、復(fù)雜地組合成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。當某一問題的求解過程可描述為若干個有一定內(nèi)在聯(lián)系，又無法用解析法表達其內(nèi)在關(guān)系的各個輸入因子與輸出因子的關(guān)系時，將輸入、輸出因子作為樣本進入神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會對各個輸入、輸出因子的因果關(guān)系作一番認識和學(xué)習，建立起各神經(jīng)元之間的連接強度(即權(quán)值)閥值。這樣學(xué)習后生成的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，仿佛具有了人腦解決這一問題的技能。當輸入一組新的參數(shù)它可以給出這個領(lǐng)域?qū)＜艺J為應(yīng)該輸出的數(shù)值。

（二）建設(shè)項目概算應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的必要性

電網(wǎng)建設(shè)工程造價是組成電網(wǎng)的各分項工程的價格總和，而各分項工程的價格則取決于其工程量的大小和單價的高低。以往工程造價的計算是由造價編制人員算出各分項工程量，分別乘以其單價。由于組成電網(wǎng)的分項工程數(shù)量多，工程量的計算非常繁瑣，計算時間占造價計算總時間的90%以上，所以計算結(jié)果容易出現(xiàn)誤差。這表明造價計算的重點和難點在于工程量的計算。

一個有豐富經(jīng)驗的造價師，根據(jù)工程類型、特征及其相關(guān)情況，參照以往經(jīng)驗和工程數(shù)據(jù)資料，就能大致概算出造價，而無需進行大量繁雜計算，而且經(jīng)驗越豐富，資料積累越多，格算的造價就越準確，模仿這種大腦思維模式，正是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所擅長的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型通用性、適應(yīng)性強，它不但不排斥新樣本，相反它會隨著樣本數(shù)的不斷增加而提高自身的概括能力和預(yù)測能力，這正好滿足了建立造價信息系統(tǒng)的要求--動態(tài)地、自適應(yīng)地從眾多已完工程中提取有用信息，進行預(yù)測并輔助決策，由于電網(wǎng)工程的單件性，一般不存在兩個完全一樣的工程，但許多工程之間存在著某種程度的相似性，造價估計分析的基本原理就是建立在電網(wǎng)工程的相似性基礎(chǔ)上，對于某個欲估工程，首先從分析電網(wǎng)類型和工程特征入手，再從數(shù)目眾多的同類已竣工的工程中找出與預(yù)估項目最相似的若干個工程，然后利用這些相似電網(wǎng)項目的造價資料作為原始數(shù)據(jù)進行推理，最后得到擬建電網(wǎng)的造價及其他有關(guān)數(shù)據(jù)。

二、BP網(wǎng)絡(luò)

（一）BP網(wǎng)絡(luò)算法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在目前已有幾十種不同的模型，在人們提出的幾十種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，人們較多用的是Hopfield網(wǎng)絡(luò)、BP網(wǎng)絡(luò)、Kohonen網(wǎng)絡(luò)和ART(白適應(yīng)共振理論)網(wǎng)絡(luò)。其中BP網(wǎng)絡(luò)是反向傳播(BackPropagation)網(wǎng)絡(luò)，它是一種多層前向網(wǎng)絡(luò)，采用最小均方差學(xué)習方式，這是一種最廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)。

BP算法的學(xué)習過程是由正向傳播和反向傳播兩個過程組成。在正傳播過程中,輸入信息從輸入層經(jīng)隱含層逐層傳遞、處理,每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。如果在輸出層不能得到期望輸出,則轉(zhuǎn)入反向傳播過程,將誤差信號沿原來的連接通路返回,通過修改各層間連結(jié)權(quán)的值,逐次地向輸入層傳播,再經(jīng)過正向傳播過程,兩個過程的反復(fù)運用使得誤差不斷減小至滿足要求。其模型可以表示為:

單隱層BP網(wǎng)絡(luò)有三部分組成:輸入層,輸入向量:

X=(x1x2,...,x1,...,xn)T

隱含層:

輸出層:

期望輸出向量為:

d=(d1,d2,...,dk...,dl)T

輸入層到隱含層之間的權(quán)值矩陣用V表示:V=(v1,v2,...,vj,󰀁vm)T

隱含層到輸出層之間的權(quán)值矩陣用W表示:W=(w1,w2,...,wk,...,wl)T

轉(zhuǎn)移函數(shù)采用tansig函數(shù):

F(n)=2/(1+exp(-2*))-1

準則函數(shù)(誤差):

權(quán)值的調(diào)整量:�

;

反向傳播計算公式,可得如下權(quán)系數(shù)學(xué)習規(guī)律:

（二）BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的利弊分析及相關(guān)建議

BP算法樣本訓(xùn)練失敗的可能性較大，原因有以下幾點：

（1）從數(shù)學(xué)角度看，BP算法為一種局部搜索的優(yōu)化方法，但它要解決的問題是求解復(fù)雜非線性函數(shù)的全局極值，因此，算法很有可能陷入局部極值，使訓(xùn)練失??；

（2）網(wǎng)絡(luò)的逼近、推廣能力完全取決于學(xué)習樣本的典型性。而對學(xué)習樣本的選取并組成訓(xùn)練集則是相當困難的問題。

（3）難以解決應(yīng)用問題的實例規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模間的矛盾。實例規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？偸谴嬖谥艽蟛町?，網(wǎng)絡(luò)容量也是有著自己的局限性，當實例規(guī)模超出網(wǎng)絡(luò)容量時，BP算法會失敗。

基于前文所給出的BP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在的利弊現(xiàn)象，結(jié)合工程造價實際情況，個人認為，其弊端的解決方法可以概括為以下幾點：

（1）由于BP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在執(zhí)行較為復(fù)雜的目標函數(shù)時會出現(xiàn)“崩潰”現(xiàn)象，即算法低效，函數(shù)圖象錯亂、超過網(wǎng)絡(luò)容量等等。所以造價人員在選擇需要用BP算法概算的工程時應(yīng)該注意工程的復(fù)雜性，對于那些過于龐大、復(fù)雜的工程不宜采用BP算法，以免出現(xiàn)系統(tǒng)錯亂。對于較為簡單、較為精簡的工程則可用BP算法進行工程造價的概算。同時，也應(yīng)注意實例造價概算工程的規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)實際承載規(guī)模的大小，對于網(wǎng)絡(luò)承載范圍之內(nèi)的，才宜采用BP算法。

（2）樣本數(shù)據(jù)的采集非常重要。BP算法的網(wǎng)絡(luò)預(yù)測能力是與訓(xùn)練能力呈正比的。因此，首先需要確定分解項目，分解項目應(yīng)選擇那些最能體現(xiàn)一個工程特征并且最能決定這個工程造價的關(guān)鍵因素，這樣才能正確定位這個工程的造價。其次，選擇的已建工程一定是要與待估工程有著較高的相似度。此處，可以進行相似度估測，查看已建工程每個分項的隸屬度與待估工程隸屬度的差異，差異過大的樣本應(yīng)予以舍去。

（3）針對BP算法的“過擬合”現(xiàn)象，造價中需要注意的是選擇的樣本數(shù)量不宜過大。以防BP算法網(wǎng)絡(luò)學(xué)習了細節(jié)卻丟失了最重要的骨架――樣本內(nèi)部的規(guī)律，從而不能得出滿意的結(jié)果。

三、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的送電線路工程造價概算

（一）送電線路工程造價估算模型建立

送電線路工程的造價受多個因素的相互影響，考慮下列因素作為影響著工程價格的主要因素，把它們列為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入單元，如圖l所示。設(shè)在某一電壓等級下的送電線路，考慮某種地形、氣象條件、架線回路、桿塔類型等基本因素的影響，把實際工程項目投資劃分為工地運輸、土石方工程、基礎(chǔ)工程、桿塔工程、架線工程、附件工程等6個部分。根據(jù)測算出的每公里建筑安裝費用，再加上其它費用與資金成本，得出每公里的單位靜態(tài)投資造價，將這些指標作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出單元。

圖1 圖2

（二）工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立和設(shè)計

BP網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)的選擇主要涉及到輸入層、輸出層、隱含層神經(jīng)元數(shù)目的確定、學(xué)習算法的確定等。

1、神經(jīng)元數(shù)目的確立

輸人層：由上面送電線路工程概算體系結(jié)構(gòu)的分析，按影響因素層次，可得到13項主要指標，也即是下面的輸入神經(jīng)元。

輸出層：輸出節(jié)點對應(yīng)于評價結(jié)果，在筆者建立的模型中，產(chǎn)生了7個相關(guān)指標，分別代表著本體工程的6項投資金額和單位投資金額，因此選擇7個輸出神經(jīng)元節(jié)點。

隱含層：隱含層神經(jīng)元單元數(shù)的選擇與輸入輸出單元的多少都有直接關(guān)系。

在實際操作中，可參考下面經(jīng)驗公式(1)確定。

n1=(1)

其中，m為輸出神經(jīng)元數(shù)；拓為輸入神經(jīng)元數(shù)；a為1～10間的常數(shù),形成的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖見圖2。

2、輸入輸出向量

（1）輸入向量

1)地形因秦

送電線路地形可能由5種地形組合而成，所討論的某地區(qū)基本是丘陵和山地組成，因此選擇它們作為2個輸入神經(jīng)元，以所占線路的百分比表示。

2)線型因素

主要包括導(dǎo)線和地線型號的選擇，參考限額設(shè)計指標與實際采用的導(dǎo)線型號，對于110 kV線路，有LGJ―150／20、LGJ―185／25、LGJ一240／35、LGJ一300／35四種類型，依次選擇上述導(dǎo)線類型，將對應(yīng)量化值為1、2、3和4。在地線型號選擇中，選取GJ一35、GJ一50，對于量化值為1和2，導(dǎo)線和地線型號量化值作為2個輸入神經(jīng)元。

3)平均檔距

反映相鄰桿塔問的距離作為1個輸入神經(jīng)元。

4)桿塔數(shù)目

鐵塔數(shù)目和水泥桿數(shù)目對于造價影響重大，選擇鐵塔數(shù)和水泥桿數(shù)為2個輸入神經(jīng)元。

5)運距

它包括人力運距和汽車運距兩部分，作為2個輸入神經(jīng)元。

6)土石方量

1個輸入神經(jīng)元。

7)金具

它包括掛線金具和拉線金具兩部分，作為2個輸入神經(jīng)元。

8)絕緣子

1個輸入神經(jīng)元。

（2）輸出向量

工地運輸、土石方工程、基礎(chǔ)工程、桿塔工程、架線工程、附件工程、單位靜態(tài)投資。

參考文獻

第7篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：建筑電氣設(shè)備故障；模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備故障診斷專家系統(tǒng)

中圖分類號：TP207 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160132074

隨著當今社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對生活品質(zhì)的追求越來越高，電氣設(shè)備變得多樣化和先進化，不同區(qū)域間聯(lián)系更加緊密，而在給人們的生活帶來便利的同時，簡單的人工故障診斷方法已經(jīng)無法滿足結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜、功能日益完善的電氣系統(tǒng)，建立電氣設(shè)備控制系統(tǒng)智能故障診斷專家系統(tǒng)已經(jīng)成為目前能滿足社會需求的選擇。近年來，模糊理論被廣泛的應(yīng)用于建立故障診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合而形成的故障診斷技術(shù)也正在發(fā)展和應(yīng)用。

1 建筑電氣設(shè)備常見故障類型及危害

1.1 電氣設(shè)備常見故障類型

1.1.1 電源故障

1.1.2 線路故障

1.1.3 元器件故障

1.1.4 防雷接地處理故障

1.2 電氣設(shè)備故障危害

電氣設(shè)備的運行需要很多電器元件的相互配合，產(chǎn)生故障通常是因為電能或控制信息在傳遞、分配、轉(zhuǎn)換過程中失去控制。斷路、短路、異常接地、漏電、電氣設(shè)備或電器元件損壞、電子設(shè)備受電磁干擾而發(fā)生錯誤動作、控制系統(tǒng)元件的偶然失效都屬于電氣設(shè)備故障[1]，而這些故障也很有可能造成大范圍的人員傷亡以及造成嚴重的財產(chǎn)損失，一旦發(fā)生，也會造成其他相關(guān)領(lǐng)域不同程度的癱瘓。由此可見，電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的概率較高，危害范圍也比較大。

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊理論

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為的特征，進行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型[2]。這個模型可以根據(jù)不同系統(tǒng)自己的特征來選擇處理不同信息的方式，在很多不同領(lǐng)域都有比較廣泛的應(yīng)用，當然，它本身也有一些缺陷，比如它不能求解不確定性問題、不能處理符號性信息等，因此，它需要結(jié)合其它相關(guān)理論和方法來彌補自身的不足，以便更好地解決特定領(lǐng)域中的問題。

模糊理論是指用到了模糊集合的基本概念或連續(xù)隸屬度函數(shù)的理論[3]。模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它可以直接采用語言型控制規(guī)則，在設(shè)計過程中不需要建立被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，控制原理和策略通俗易懂，便于人們接受與理解，控制效果好，具有一定的智能水平，應(yīng)用起來很方便，適用于對那些數(shù)學(xué)模型難以獲取、動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象。模糊控制器是一種比較容易控制、掌握起來比較理想的非線性控制器，具有一定的適應(yīng)能力和強健性。

將模糊系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合而形成的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以作為對電氣設(shè)備進行故障診斷的模型，這一技術(shù)的提出為電氣設(shè)備故障的診斷帶來發(fā)展和進步，模糊理論被廣泛的應(yīng)用于建立故障診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這2種理論的結(jié)合將會給故障診斷研究提供解決思路，值得推廣應(yīng)用[4]。

3 建立電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)

由于電氣設(shè)備故障機理的復(fù)雜性，系統(tǒng)在實際運用過程中，可能會發(fā)生隨機故障模式，故障征兆信息的正確與否直接關(guān)系到故障診斷的正確性，因此利用現(xiàn)有的電氣設(shè)備系統(tǒng)控制平臺，對電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的信號進行實時采集和及時與PC 機進行通信，建立電氣設(shè)備控制系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)便顯得特別重要。

3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

BP（Back Propagation）模型是一種最常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，它的基本原理為利用誤差反向傳播算法，從而得到多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在故障診斷方面使用BP模型在一定條件下能夠加強工作效率，使得故障診斷問題變得更加直觀。利用模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決建筑電氣設(shè)備故障的診斷，是一種智能化控制的手段，也將逐漸發(fā)展成為未來的趨勢[5]。其模型原理圖如圖1。

要建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要根據(jù)相關(guān)理論或?qū)嶋H工作中的經(jīng)驗，將故障現(xiàn)象和故障原因相對應(yīng)，作為系統(tǒng)的學(xué)習樣本。按照輸入與輸出相對應(yīng)的關(guān)系輸入學(xué)習樣本，系統(tǒng)經(jīng)過內(nèi)部的算法不斷提高精度，當精度達到設(shè)定的要求時，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的學(xué)習過程結(jié)束。此時，將測試樣本的輸入數(shù)據(jù)放入系統(tǒng)輸入端，如果輸出數(shù)據(jù)與測試樣本基本相同，那么模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立成功。

在模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實際使用時，必然會遇到輸入數(shù)據(jù)與樣本不同的狀況。根據(jù)內(nèi)部算法，系統(tǒng)將會找到與學(xué)習樣本最相似的一組數(shù)據(jù)作為參考，自主得到輸出數(shù)據(jù)。與此同時，如果系統(tǒng)自主算出的結(jié)果得到采納，那么這組數(shù)據(jù)將會做為新的樣本存入數(shù)據(jù)庫，成為參考數(shù)據(jù)。

3.2 BP學(xué)習算法

目前，BP算法是應(yīng)用很廣泛、完善性比較高的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練算法，方便、容易實現(xiàn)、計算量小、并行性強是這個方法領(lǐng)先其他算法的優(yōu)勢。BP算法的基本原理[6]為先求解誤差函數(shù)的最小值，根據(jù)梯度下降法，按誤差對權(quán)值做負反饋。

BP算法需要依次根據(jù)輸入對輸出進行矯正，也就是對每組數(shù)據(jù)都要計算比對。然而，全局誤差的梯度下降算法，要求連接權(quán)和閾值的矯正是在批量進行學(xué)習樣本的輸入之后再進行的，所以要修改各個連接權(quán)值。利用梯度下降法來修改各個連接權(quán)值，以便達到近似全局誤差的算法效果。全局誤差梯度下降算法流程如圖2所示。

4 結(jié) 語

電氣設(shè)備的故障診斷已經(jīng)成為值得重視的問題，為保證運行系統(tǒng)能夠正常運行，因此需要建立起更加科學(xué)完善的電氣設(shè)備管理系統(tǒng)，逐漸減少電氣設(shè)備運行出現(xiàn)故障的可能性，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定能力，本文簡單介紹將模糊理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，更好的解決電氣設(shè)備故障問題，結(jié)合傳感器檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方法，建立電氣設(shè)備控制故障診斷系統(tǒng)，希望可以早日應(yīng)用到生活中的建筑電氣設(shè)備故障診斷中去。

參考文獻

[1]電氣設(shè)備及控制電路常見故障分析[EB]. 電工學(xué)習網(wǎng).

[2]田景文.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究與應(yīng)用[M]. 北京理工大學(xué)出版社，2006.

[3]諸靜.模糊控制原理與應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，1995.

[4]龍祥，錢志博.模糊理論在設(shè)備故障診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的典型應(yīng)用[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006.

[5]陳流豪.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法研究綜述[J].電腦知識與技術(shù)，2010.

第8篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】靜態(tài)路由 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 路由器 交換機

隨著計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，21世紀初互聯(lián)網(wǎng)逐漸由高校、科研機構(gòu)普及到了各行各業(yè)的各大中小型企業(yè)及家庭?；ヂ?lián)網(wǎng)在人們的生活、學(xué)習、工作各方面都扮演著必不可少的角色，其權(quán)重在人們的各項活動中的比重越來越大。因此，互聯(lián)網(wǎng)的安全建設(shè)至關(guān)重要。因此，互聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的互聯(lián)工程越來越多，參與此工作的人員也相對增多。本文提出基于神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的靜態(tài)路由實現(xiàn)進行研究。可為一些初學(xué)者提供一些參考學(xué)習。

一、神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備實驗室

神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)有限公司（簡稱：DCN）是國內(nèi)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商和解決方案提供商，是神州數(shù)碼控股旗下?lián)碛凶灾骶W(wǎng)絡(luò)品牌和知識產(chǎn)權(quán)的專業(yè)公司。DCN是神州數(shù)碼自有品牌，也是神州數(shù)碼主品牌下的子品牌之一。DCN將繼續(xù)專注數(shù)據(jù)通信市場，為客戶提供業(yè)界領(lǐng)先的以太網(wǎng)交換機、路由器、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用交付、無線網(wǎng)絡(luò)、IP融合通信、網(wǎng)絡(luò)管理等產(chǎn)品，致力打造成為全球領(lǐng)先的數(shù)據(jù)通信設(shè)備制造商和服務(wù)提供商。我校建立的網(wǎng)絡(luò)實驗室就是以該公司的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備布置并建設(shè)的。目前我校網(wǎng)絡(luò)實驗室條件如下：三臺路由器DCR-2655，三臺三層交換機DCRS-5658，三臺二層交換機DCS-2111，一個24口集線架，9臺臺式機，布線簡單。每臺臺式機電腦固定，分別有1-24號編有號碼的網(wǎng)線從布線板預(yù)留口伸出2米的長度，掩埋網(wǎng)線的另一端分別對應(yīng)集線架的24口。所有這些網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備都集成固定在一個機架上。對于學(xué)生做網(wǎng)絡(luò)實驗來說，我們充分利用現(xiàn)有實驗條件進行相關(guān)實驗，本文是針對學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)實驗室進行的靜態(tài)路由實驗進行的研究。

二、靜態(tài)路由

靜態(tài)路由是指由用戶或網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置的路由信息。當網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)或鏈路的狀態(tài)發(fā)生變化時，網(wǎng)絡(luò)管理員需要手工去修改路由表中相關(guān)的靜態(tài)路由信息。靜態(tài)路由信息在缺省情況下是私有的，不會傳遞給其他的路由器。當然，網(wǎng)管員也可以通過對路由器進行設(shè)置使之成為共享的。靜態(tài)路由一般適用于比較簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在這樣的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)管理員易于清楚地了解網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，便于設(shè)置正確的路由信息[3]。

使用靜態(tài)路由的另一個好處是網(wǎng)絡(luò)安全保密性高。動態(tài)路由因為需要路由器之間頻繁地交換各自的路由表，而對路由表的分析可以揭示網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)地址等信息。因此，網(wǎng)絡(luò)出于安全方面的考慮也可以采用靜態(tài)路由。不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，因為靜態(tài)路由不會產(chǎn)生更新流量。

三、靜態(tài)路由實現(xiàn)實例

實例基于終端PC操作系統(tǒng)WIN7，通過超級終端程序Hypertrm.exe運行配置路由器。

（1）路由器-路由器配置靜態(tài)路由實例。通過兩臺路由器實現(xiàn)靜態(tài)路由實例，首先用路由器配置線將路由器的console口與臺式機的COM1端口相連接，進行路由器A的配置。路由器A的配置代碼如下：

Router（config） Hostname RA RA（config）interface f0/0 RA（config-if）ip add 192.168.40.1 255.255.255.0 RA（config-if）no shut RA（config-if）exit RA（config）interface g0/3

RA（config-if）ip add 192.168.30.1 255.255.255.0 RA（config-if）no shut RA（config）exit

路由器B的配置代碼如下：

Router（config） Hostname RB RB（config）interface f0/0 RB（config-if）ip add 192.168.40.2 255.255.255.0 RB（config-if）no shut RB（config-if）exit RB（config）interface g0/3

RB（config-if）ip add 192.168.50.1 255.255.255.0 RB（config-if）no shut RB（config）exit

然后，配置兩臺路由器的靜態(tài)路由，配置代碼如：

RA# ip route 192.168.50.0 255.255.255.0 192.168.40.2

RB# ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.40.1

這樣，兩臺路由器之間的靜態(tài)路由就配置好了。用網(wǎng)線分別連接兩臺路由器的f0/0接口，接口g0/3分別接兩臺終端PC，并分別配置兩臺PC的IP地址為192.168.30.8/24和192.168.50.8/

24，網(wǎng)關(guān)分別配置為192.168.30.1/24和192.168.50.1/24。配置完成以后，兩臺PC互相ping對方，一共四個數(shù)據(jù)包都沒有丟失，說明兩臺主機是互通的。這就是說兩臺路由器f0/0端口相連，另一端口g0/3分別連接兩臺主機的網(wǎng)絡(luò)拓撲配置相關(guān)的端口ip及主機ip以后，在兩臺路由器上分別正確的配置靜態(tài)路由協(xié)議以后，兩臺主機互相能ping通，說明該靜態(tài)路由協(xié)議實驗配置成功。

（2）路由器-三層交換機配置靜態(tài)路由實例。三層交換機就是具有部分路由器功能的交換機，三層交換機的最重要目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，所具有的路由功能也是為這目的服務(wù)的，能夠做到一次路由，多次轉(zhuǎn)發(fā)。對于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過程由硬件高速實現(xiàn)，而像路由信息更新、路由表維護、路由計算、路由確定等功能，由軟件實現(xiàn)。三層交換技術(shù)就是二層交換技術(shù)+三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。出于安全和管理方便的考慮，主要是為了減小廣播風暴的危害，必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃成一個個小的局域網(wǎng)，這就使VLAN技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中得以大量應(yīng)用，而各個不同VLAN間的通信都要經(jīng)過路由器來完成轉(zhuǎn)發(fā)，隨著網(wǎng)間互訪的不斷增加。單純使用路由器來實現(xiàn)網(wǎng)間訪問，不但由于端口數(shù)量有限，而且路由速度較慢，從而限制了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和訪問速度?；谶@種情況三層交換機便應(yīng)運而生，三層交換機是為IP設(shè)計的，接口類型簡單，擁有很強二層包處理能力，非常適用于大型局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)路由與交換，它既可以工作在協(xié)議第三層替代或部分完成傳統(tǒng)路由器的功能，同時又具有幾乎第二層交換的速度，且價格相對便宜些。

因為實驗室條件限制，兩臺路由器已經(jīng)被部分同學(xué)占用進行上述靜態(tài)路由協(xié)議配置的實驗，另一部學(xué)生，利用一臺路由器和一臺三層交換機進行靜態(tài)路由協(xié)議的配置實驗。依據(jù)是三層交換機具有簡單的路由功能，其中，支撐靜態(tài)路由協(xié)議?；诖耍酉聛?，實驗路由器-三層交換機的配置實驗，檢驗其是否能配置成功？

首先用路由器配置線將路由器的console口與臺式機的COM1端口相連接，進行路由器A的配置。路由器A的配置代碼如下：

Router（config） Hostname RA RA（config）interface f0/0 RA（config-if）ip add 192.168.40.1 255.255.255.0 RA（config-if）no shut RA（config-if）exit RA（config）interface g0/3

RA（config-if）ip add 192.168.30.1 255.255.255.0 RA（config-if）no shut

然后用交換機配置線將交換機的console口與臺式機的COM1端口相連接，進行三層交換機的配置。三層交換機Sw的配置代碼如下：

DCRS-2655（config）hostname Sw Sw（config）ip option enable Sw（config）vlan 10

Sw（config-vlan）ex Sw（config）vlan 20 Sw（config-vlan）ex Sw（config）int e1/0/2

Sw（config-if）switchport mode access Sw（config-if）swichport access vlan 10 Sw（config-if）ex

Sw（config）int e1/0/6 Sw（config-if）switchport mode access Sw（config-if）swichport access vlan 20 Sw（config）ex Sw（config）int vlan 10 Sw（config-if）ip add 192.168.40.2 255.255.255.0

Sw（config-if）no shut Sw（config-if）ex Sw（config）int vlan 20

Sw（config-if）ip add 192.168.50.1 255.255.255.0 Sw（config-if）no shut

接下來配置靜態(tài)路由

路由器：ip route 192.168.50.0 255.255.255.0 192.168.

40.2

交換機：ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.

40.1

這樣，路由器和三層交換機之間的靜態(tài)路由就配置好了。用網(wǎng)線分別連接路由器的f0/0接口和三層交換機的 e1/0/2端口，路由器接口g0/3連接一臺終端PC1，三層交換機的端口e1/0/6連接另一臺終端PC2，并分別配置兩臺PC的IP地址為192.168.30.

8/24和192.168.50.8/24，網(wǎng)關(guān)分別配置為192.168.30.1/24和192.168.50.1/24。配置完成以后，兩臺PC互相ping對方，結(jié)果都是通的。說明該靜態(tài)路由協(xié)議配置成功。異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備可以成功配置靜態(tài)路由協(xié)議，并能正確路由，以此在建立的數(shù)據(jù)鏈路中傳輸數(shù)據(jù)。

四、總結(jié)

通過以上配置實例知道，靜態(tài)路由協(xié)議不僅在路由器-路由器配置實驗中能夠成功配置，并且在具有路由功能的工作于ISO模型第二層數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同樣也能配置靜態(tài)路由協(xié)議，與配置靜態(tài)路由協(xié)議的路由器互聯(lián)，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的路由。靜態(tài)路由表在開始選擇路由之前就被網(wǎng)絡(luò)管理員建立，并且只能由網(wǎng)絡(luò)管理員更改，所以只適于網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)比較簡單的環(huán)境。靜態(tài)路由具有更高的安全性。在使用靜態(tài)路由的網(wǎng)絡(luò)中，所有要連到網(wǎng)絡(luò)上的路由器都需在鄰接路由器上設(shè)置其相應(yīng)的路由。因此，在某種程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。但是，大型和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境通常不宜采用靜態(tài)路由。一方面，網(wǎng)絡(luò)管理員難以全面地了解整個網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)；另一方面，當網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和鏈路狀態(tài)發(fā)生變化時，路由器中的靜態(tài)路由信息需要大范圍地調(diào)整，這一工作的難度和復(fù)雜程度非常高。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，不能重選路由，很可能使路由失敗。

參考文獻：

第9篇：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；60Co-γ射線；無防腐劑香腸；網(wǎng)絡(luò)預(yù)測

引言

食品輻照技術(shù)是20世紀發(fā)展起來的一種新型滅菌保鮮技術(shù)。采用輻射加工技術(shù)手段，運用高能射線如x-射線、γ-射線等對食品進行加工處理，在能量的傳遞和轉(zhuǎn)移過程中，產(chǎn)生理化效應(yīng)和生物效應(yīng)達到殺蟲、殺菌的目。因為是冷殺菌手段，所以有效的提高了食品衛(wèi)生質(zhì)量，保持營養(yǎng)品質(zhì)及風味和延長貨架期。本文采用無防腐劑的香腸作為對象，排除了化學(xué)防腐劑對保鮮效果影響，同時為了食品加工行業(yè)發(fā)展提供方向，不添加化學(xué)防腐效果成分的同時也可以采用輻照的方法有效提升貨架期，有效提高企業(yè)效益，延伸銷售鏈；對于不同種類的香腸制品，從肉質(zhì)到成分，都會有所差別，通過大量輻照試驗獲得輻照工藝的方法，不僅耗時長，而且檢驗指標及檢驗方法也過于繁瑣，因此結(jié)合采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，在有限次數(shù)實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立不同劑量60Co-γ射線對香腸品質(zhì)影響的規(guī)律模型為科學(xué)輻照提供理論依據(jù)。

1 實驗方法與理化指標的檢測

1.1 樣品輻照

本項目采用不含任何防腐效果的特制香腸為對象，在黑龍江省科學(xué)院技術(shù)物理研究所輻照中心進行。采用靜態(tài)堆碼式60Co-γ放射源，跟蹤劑量計為Ag2Cr2O7經(jīng)中國劑量科學(xué)研究院丙氨酸劑量計（NDAS）傳遞比對校準，分別采用不同劑量（2-6）kGy，進行靜態(tài)輻照。完成輻照2天內(nèi)進行理化指標的檢測，在（22.0±1）℃下保存30天后進行微生物指標的檢測。

1.2 理化指標及微生物指標測定方法

1.2.1 菌落總數(shù)，參照國家標準GB/T4789.2-2008采取實驗方法測定菌落總數(shù)。

1.2.2 水分含量，參照國家標準GB/T6965.15可用蒸餾法或直接干燥法。本項目采用直接烘干法。

1.2.3 氯化鈉含量，參照國家標準GB/T9695.8進行測定，采用水浸出后用硝酸鹽標準溶液滴定法測定。

1.2.4 蛋白質(zhì)，參照國家標準GB/T9695.11進行測定。

1.2.5 菌落總數(shù)，參照GB4789.2-2010進行測定。

1.3 檢測結(jié)果與數(shù)據(jù)處理

采用以上檢測方法進行檢測，由于實驗過程產(chǎn)生個別認為誤差，利用matlab軟件plot函數(shù)對每組數(shù)據(jù)進行擬合，將誤差較大的個別數(shù)據(jù)進行剔除，最終得到50組數(shù)據(jù)，部分數(shù)據(jù)如表1。

表1 60Co-γ射線輻照保鮮無防腐劑香腸檢測結(jié)果

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

通常BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有3層結(jié)構(gòu)，分別為輸入層、隱含層和輸出層。通常來說隱含層采用Sigmoid函數(shù)，輸出層采用Pureline函數(shù)，因為符號函數(shù)標準輸入、輸出現(xiàn)代為[0，1]，因此在學(xué)習過程中，通過轉(zhuǎn)化層將輻照工藝參數(shù)進行轉(zhuǎn)化限定區(qū)間，避開網(wǎng)絡(luò)輸出的飽和區(qū)。五層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1。

2.2 性能指標

性能指數(shù)是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的量化標準，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般采用網(wǎng)絡(luò)軍方誤差作為性能指標：

式中：Ed為網(wǎng)絡(luò)的均方誤差；n為學(xué)習集體樣本總數(shù)，tp為第P組訓(xùn)練的期望輸出值，ap為第P組的實際輸出值。影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)泛化能力主要依賴于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練樣本的特性，因此可以選擇合適的訓(xùn)練策略和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來提高其泛化能力。本文選取貝葉斯正則化算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行修正，網(wǎng)絡(luò)性能指數(shù)變?yōu)椋?/p>

式中：w為網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值向量，EW=m-1■？棕■■為網(wǎng)絡(luò)所有權(quán)值的均方誤差，其中m為網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的總數(shù)，Wj為網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，a和b為正則化系數(shù)，其大小直接影響訓(xùn)練效果。

2.3 貝葉斯正則化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練步驟

（1）確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，初始化超參數(shù)α=0和β=1，根據(jù)先驗分布對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)賦初值。

（2）用BP算法訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)使總誤差F（W）最小。

（3）利用高斯牛頓逼近法計算出有效參數(shù)個數(shù)。

（4）計算超參數(shù)α和β的新的估計值。

（5）重復(fù)執(zhí)行（2）、（3）、（4）直到達到所需精度。

貝葉斯方法正則化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是個迭代過程，每個迭代過程總誤差函數(shù)隨著超參數(shù)的變化而變化，最小點也在變化，網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)也在不斷修正，最終達到總誤差函數(shù)在迭代過程中沒用較大改變。目前在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇方面還沒有理想的方法，在實際工作中常常需要用試驗的方法確定最佳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此可采用不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，然后比較這些網(wǎng)絡(luò)模型的顯著度，選擇顯著度較大的網(wǎng)絡(luò)作為模型。

3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模及預(yù)測

通過上述實驗獲得的50組數(shù)據(jù)中，45組數(shù)據(jù)作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，另選擇其他5組數(shù)據(jù)作為檢驗樣本，運用MATLAB軟件，進行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和預(yù)測。網(wǎng)絡(luò)輸入劑量、劑量率，輸出為水分、氯化鈉含量，通過應(yīng)用均方差函數(shù)比較目標值和預(yù)測值的差異，計算目標值與預(yù)測值間的誤差，觀察網(wǎng)絡(luò)模型對訓(xùn)練情況，網(wǎng)絡(luò)擬合圖性能進行評價。

網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果顯示，經(jīng)過1500步訓(xùn)練后，網(wǎng)絡(luò)誤差平方和均值為5×10-3，達到了設(shè)定的最小訓(xùn)練目標值。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完畢后，得到數(shù)學(xué)模型后，利用剩余5組數(shù)據(jù)進行預(yù)測驗證，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練效果如圖2-5所示。

4 結(jié)束語

采用輻照的方法進行無防腐劑香腸保質(zhì)期的時間跟輻照劑量相關(guān)，采用4kGy的劑量進行輻照可使香c的保質(zhì)期達到1個月以上，且香腸的顏色仍在可接受范圍內(nèi)，說明輻照方法有效的提高了香腸的衛(wèi)生質(zhì)量，延長保質(zhì)期。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了香腸輻照工藝與理化、微生物指標的模型，并通過實驗驗證了模型的準確性，為進一步確定輻照工藝提供理論支持。

參考文獻

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