畢業(yè)設計（論文）-三角形隸屬度函數用于模糊神經網絡的衡器標定.doc

三角形隸屬度函數用于模糊神經網絡的衡器標定摘要目的：將三角型隸屬度函數的模糊神經網絡用于電容式多功能天車秤，實現電解鋁的稱重過程的計量,提高稱重的準確度。方法：用一部分實際鋁稱重的部分屬于做測試，利用三角形隸屬函數對這部分數據進行模糊化處理，然后輸入到基于BP算法的神經網絡，對該網絡進行訓練。用訓練好的網絡對剩下的數據進行測試，并與之前的數據進行比較，得出對衡器標定的誤差，觀察準確程度。結果：在稱重過程中融入了模糊理論與神經網絡的方法，既考慮了稱重數據的模糊性又考慮稱重特征與稱重結果的復雜關系，使結果更加具有精確性，為衡器的標定開辟了一條新方法。關鍵詞：模糊神經網絡三角型隸屬度函數BP算法鋁稱重AbstractObjective:towilltrianglemembershipfunctionoffuzzyneuralnetworkforcapacitivemulti-functionPTMscale,therealizationoftheweighingprocesselectrolyticaluminium,improvetheaccuracyofmeasurementweighing.Methods:usingpartoftheactualaluminumweighingpartbelongtodothetest,andusingtriangledistrutionfunctionofthissectiondataarefuzzed,theninputtotheneuralnetworkbasedonBPalgorithm,thenetworkfortraining.Usefortherestofthetrainednetwork,andexperimentaldatabefore,itisconcludedthatthedatatocomparecalibrationerror,observinginstrumentsthataccuratedegree.Results:inweighingprocessintothefuzzytheoryandthemethodofneuralnetwork,whichconsidersthefuzzinessoftheweighingdataandconsiderthecharacteristicsandweighingweighing,tomaketheresultmorecomplicatedrelationshipwithaccuracy,thecalibrationforinstrumentshaveopenedupanewmethod.Keywords:fuzzyneuralnetworktrianglemembershipfunctionBPalgorithmaluminumweighing鄭州大學本科學位論文2011年5月2/37目錄摘要.1ABSTRACT.1第一章引言.41.1課題的研究背景、目的和意義.41.2本課題的主要研究內容.4第二章電子稱重系統以及數據提取方法.52.1電容式多功能天車電子秤.52.2稱重數據的提取.5第三章模糊神經網絡以及BP算法.83.1模糊神經網絡基礎.83.1.1神經網絡.83.1.2模糊理論.93.2BP神經網絡.113.2.1BP網絡的結構.113.2.2BP神經網絡的學習算法.123.3BP神經網絡設計基礎.193.3.1訓練樣本集的準備.193.3.2初始權值的設計.213.3.3BP多層感知器結構設計.223.3.4網絡訓練與測試.23第四章三角形隸屬度函數在鋁稱重的應用.244.1隸屬函數.244.2模糊神經網絡的結構模型.26第五章模糊神經網絡用于鋁稱重的步驟.275.1特征提取和模糊化.275.2隸屬函數選取.275.3隱含層和輸出層的處理.28第六章實驗結果的討論.316.1三角形隸屬度函數稱重結果.316.2三角形型隸屬度函數模糊神經網絡的稱重結果分析.31第七章結論.32參考文獻.32鄭州大學本科學位論文2011年5月3/37附錄：仿真程序.34鄭州大學本科學位論文2011年5月4/37第一章引言1.1課題的研究背景、目的和意義任何一個產鋁企業(yè)的管理層，均應該準確地掌握生產設備的生產能力、設備運行效率等原始數據，從而依據這些原始數據，科學、合理的調控生產。但由于工藝條件的限制，長期以來，卻始終無法準確地掌握單槽原鋁日產量。導致管理人員無法根據出鋁量得到電解槽運行狀態(tài)，對鋁電解槽的均衡穩(wěn)定生產帶來不利影響。目前的出鋁生產管理，大部分采用人工計數、結合鑄造車間稱重抬包總重，來統計單個電解槽和單個鋁包的出鋁量；受生產現場電磁場干擾和人工操作的影響，無法準確控制單槽出鋁精度，單個電解槽的析出數量與析出精度始終是鋁電解生產管理中的一個“盲區(qū)”。導致管理人員無法根據出鋁量得到電解槽運行狀態(tài)，對鋁電解槽的均衡穩(wěn)定生產帶來不利影響。1.2本課題的主要研究內容本系統主要有三大模塊組成，如下圖所示：資料收集和數據提取數據的模糊化處理本系統網絡的設計三大模塊包括的內容為：一、完成課題所需特征數據的提取及量化。二、對特征數據進行模糊化處理。包括對特征數據的分析，選出需要模糊化的項，對模糊理論的深入認識，選擇三角形隸屬函數等。三、完成對系統的設計和特征數據的學習、結果預測等。包括對神經網絡、模糊理論及二者結合的必要性的深入研究，對BP神經網絡的原理、結構及學習方法的深入研究等。本文關鍵是運用模糊數學和神經網絡構建了一個模糊神經網絡模型，用于鋁稱重，提高計量精度控制。以一部分實際出鋁重量為樣本，首先利用三角形隸屬函數對樣本數據進行模糊化處理，再輸入基于BP算法的神經網絡，對網絡進行訓練，用訓練好的網絡對余下的樣本進行預測。并將預測結果與之前數據進行比較。鄭州大學本科學位論文2011年5月5/37第二章電子稱重系統以及數據提取方法2.1電容式多功能天車電子秤電容式多功能天車秤有秤體部分和儀表部分兩部分組成。秤體部分主要由稱重傳感器、LC振蕩器、編碼器、溫度傳感器等組成。當外加荷載（被稱重物）作用于電容式稱重傳感器時，作為傳感器主體的彈性元件將產生與荷載值相對應的微小變形，使設在彈性體內的電容的極間距離隨之改變，這樣就引起電容器的電容量的變化，這樣就引起電容器的電容量的變化，從而使LC振蕩器的頻率也隨著改變。振蕩信號經過編碼器進行計數（我們成為內碼）處理，處理后的信號通過信號電纜傳輸給儀表。稱體中溫度傳感器的作用是，將傳感器的內部溫度變化轉變成電信號送編碼器在發(fā)送給儀表，從而通過儀表中的微計算機自動修正因溫度變化對稱重傳感器的影響，保證稱重結果的準確性。儀表通過信號電纜接收到傳感器信號后，再進行解碼并送入微處理器，微處理器根據鍵盤輸入的指令要求，對該解碼信號進行處理，最后將求出的稱重結果送顯示器、打印機、寄存器等。2.2稱重數據的提取在不同的溫度環(huán)境下對傳感器的12個稱量點進行測量，具體實驗數據如下：低溫測試數據：溫度稱量點-14.1-13.5-12.80噸1144280114478311447281噸1198223119871911986952噸1247761124823412482333噸1293546129397312939934噸1336091133645313364975噸1375803137609213761526噸1413011141323114133047噸1447980144812814482168噸1480933148102214811159噸15120841512114151221810噸15415921541570154168411噸156962115695591569674鄭州大學本科學位論文2011年5月6/37常溫測試數據：溫度稱量點1717.818.918.818.818.80噸1149247114935711494811148700114872811487271噸1203060120316112032811202528120255112025532噸1252432125253312526511251927125194612519473噸1298060129815912982731297567129758312975874噸1340439134053513406471339959133997413399785噸1379980138007413801821379513137952813795326噸1414030141712314172281416576141659014165957噸1451854145193214520351451398145141014514168噸1484659148475114848511484215148422414842329噸15156721515762151586015152401515248151525610噸15450541545142154523915446281544638154464511噸157295815730441573140157254315725521572562高溫測試數據：溫度稱量點53.154.656.858.559.50噸115469411551041153870115435411559651噸120833612086911207547120800312094812噸125754712578571256799125724712586193噸130302113032911302305130273813040174噸134525613454921344571134498313461795噸138467113848671384012138439513855086噸142161314217621420956142132014223547噸14563041456432145566914560111456967鄭州大學本科學位論文2011