BP及RBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近

1、、BP實、BP實、BP實、BP實、BP實、BP實、BP實、BP實BP及RBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近、藥品銷售預(yù)測、基本遺傳算法設(shè)計實驗實驗實驗一、BP及RBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近一、實驗?zāi)康膇B、B工具包入口初始化及BP、RBP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近、實驗內(nèi)容1、MATLB、實驗步實1、熟悉M2、輸入?yún)⒖?、設(shè)置斷點、參考程序B%計算隱層各神經(jīng)元輸出NETi=wij*X;forj=1:Nfori=1:qOi(i,j)=2/(1+exp(-NETi(i,j)-1;endend%計算輸出層各神經(jīng)元輸出NETk=wki*Oi;fori=1:Nfork=1:LOk(k,i)=2/(1+exp(-NETk(k,i)-1;enden

2、d%計算誤差函數(shù)E=(T-Ok)*(T-Ok)/2;if(Eerr_goal)break;end%調(diào)整輸出層加權(quán)系數(shù)deltak=Ok.*(1-Ok).*(T-Ok);w=wki;wki=wki+lr*deltak*Oi;wki0=w;%調(diào)整隱層加權(quán)系數(shù)deltai=Oi.*(1-Oi).*(deltak*wki);w=wij;wij=wij+lr*deltai*X;wij0=w;endepoch%顯示計算次數(shù)%根據(jù)訓(xùn)練好的wki,wij和給定的輸入計算輸出X1=X;%計算隱層各神經(jīng)元的輸出NETi=wij*X1;forj=1:Nfori=1:qOi(i,j)=2/(1+exp(-NETi(i

3、,j)-1;endend%計算輸出層各神經(jīng)元的輸出NETk=wki*Oi;fori=1:Nfork=1:LOk(k,i)=2/(1+exp(-NETk(k,i)-1;endendOk%顯示網(wǎng)絡(luò)輸出層的輸出2、BP逼近任意函數(shù)算法的matlab實現(xiàn)程序T=1.1*(1-X+2*X.2)exp(-X2/2)net=newff(minmax(X),2,1,tansignet.trainParam.ep=1500net.trainParam.goal=0.001;net=train(net,X,T);X1=-1:0.01:1;=sim(net,X1);purelin);figure;plot(X1,y

4、,T,:bineWidth,2);3.RBF能夠逼近任意的非線性函數(shù)33五、思考題1、試設(shè)計一個函數(shù)并將結(jié)果用圖畫出。2、假設(shè)訓(xùn)練樣本X=11;-1-1;11,目標(biāo)輸出T=11;11,建立一個輸入層3個神經(jīng)元，單隱層8個神經(jīng)元，輸出層2個神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中隱層、輸出層神經(jīng)元的傳遞函數(shù)均為函數(shù)，（1）試?yán)脤W(xué)習(xí)算法實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程；（2）利用增加動量項的學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)；（3）觀察兩種學(xué)習(xí)算法的運行結(jié)果,比較兩種算法的優(yōu)缺點3、訓(xùn)練參數(shù)的改變對逼近性能的影響實驗二、藥品銷售預(yù)測實驗一、實驗?zāi)康?、了解利2、掌握M二、實驗內(nèi)容1、數(shù)據(jù)預(yù)2、神經(jīng)網(wǎng)三、實驗步驟1、熟悉MAT藥品的銷售藥品的

5、銷售進(jìn)行預(yù)測藥品銷售量預(yù)測預(yù)測預(yù)測方式，即用前三個月的銷售量來預(yù)測第四個月的銷售量，如用1、2、月3的銷售量入預(yù)測第4個月的銷售量，用2、3、月4的銷售量為輸入預(yù)測第5個月的銷售量.如此直至滿足預(yù)測精度要求為止?？梢愿膔nTrainingwithTRAINGD回FileEditViewInsertToolsDesktopWindowHelpPerformanceis0.0380541Goalis0.0051010OJCTStopTraining111111111050100150200250300350400450500500Epochs實驗結(jié)果：五、思考題簡述利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)處理實際工程問題

6、的一般方法和步驟實現(xiàn)適應(yīng)度函數(shù)計算實驗三、基本遺傳算法設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?、了解基本遺傳算法全局優(yōu)化一般思路2、掌握選擇、交叉、變異算子如何實現(xiàn)輪盤賭方法如何用程序方法實現(xiàn)4、適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計方法二實驗內(nèi)容1初始化處理。實現(xiàn)三實驗步驟12輸入?yún)⒖汲绦?設(shè)置斷點，運行程序，觀察運行結(jié)果程序利用遺傳算法求解簡單一元函數(shù)的最大值回題來說明遺傳算法解決問題的基本方法a求函數(shù)f+x+1Qsin（4x）+xefOJOjffi0,10區(qū)間的最大值.函數(shù)圖形如團(tuán)&6所示，要求精確到小數(shù)點后6位B4實現(xiàn)十進(jìn)制與二進(jìn)制轉(zhuǎn)換實現(xiàn)實現(xiàn)主程序10;%改%2000;該%“最優(yōu)個體“最優(yōu)適應(yīng)度、實驗結(jié)果KV=9.061.3

7、|f.v=37閃14、考求在【】的最大值、如何求最小值并考慮怎樣修改程序：（【+】的最小值實驗四、模糊PID控制器設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?PID如何程序?qū)?、掌握過程輸出如何仿真、模糊PID控制器程序設(shè)計4、比較兩種控制器的控制效果二、實驗要求具體要求如下：1、模糊PID控制器設(shè)計方法。2、過程輸出仿真。、程序設(shè)計實三、實驗原理的設(shè)值的值設(shè)計：a的PID控制器b模糊PID控制器c控制器的控制控制：4I過程輸出仿真：四階龍格庫塔法三、實驗參考程序模糊控制器：%clear;、滬D;幣程序?qū)D量的初始化h=0.1;r=10;sum=O;X1_O=O;a=ones(lj2);b=ones.(13000)/

8、clones(i,3000);m=newfisCFuzzy?);幣設(shè)計槿糊控制器m=addvai5(mJinput?error1-100100):maddmf(iRjinput1j1jerrorCP?gaussuif.j21.24-100)m=addjnfinput1,error.CVi?gaussmf,21.2450j0/；?gaussmf2-1.299*5);m=addvai5(mJinput?de、-100100-;maddmf(iRjmpu*j23?ds0?3?gaussmf?/42.47100);-m=addjnfinputf23?de=0J?gaussmfJA42.470).;TO

9、C o 1-5 h zm=addntfinput?,23?de0?,?gaussmf?/42.47-100maddvafiRjoutput?jdu10j10);m=addnrf(%outpui1,du0?JgaussiRi，2i124-10):m=adtimfoutpui:?13du0,gausmfJ3f2.1245)/m=addntfoutpu-!1,duG?gaussmf?2i12410rulclist=10511303115011L%產(chǎn)生模糊控制規(guī)則2351L411111：|hl=addrule(jn,rulelist):h.omcwock=JTi;fori=l:1;30005xl=y-

10、r:ifmu,%對俁差佶號址行限幅處理，必須做，模栩控制親的薪入有I它城2=10：clscifx1homework):%采用増旱控制方法，輸出是deltaUsujn=5Lun.+2t3.b(i)=sujTi;畑uin是控制信號%把每次的控制信號放入一個數(shù)組中，以使延時處理s4=y:if(i-O.5/h)/10；fSf(c(i)+h)(x4+hf3)/10:s4_do-t=s4+h*(fl+2*f2+2*f3+f4)-./6:y=x4_.dat:k(i)二屈；Kl_0=xl;endplot仗?r?：J.踐畫出響應(yīng)曲線常規(guī)的控制器:clearkp=10：%最終迭的lep,kd參數(shù)ki=l；kd=2

11、;y=0:哭程序變量的初貽化h=0.1;r=10：suni=O:xl_O=O:a=ortes(1,2):b=ones(1,1500):c=ones(1,1500):int_err=0:fori=1:1:1500,Xl=y-r:%計算誤差信號if.110.%對誤差信號進(jìn)行限幅處理，在pid中也可以不限副處理x2=10;elseifx1-10 x2=-10：elsex2=x1:end兀2_de=(xl-xU0)/h;%求出誤差變化率err=x2:int_err=int_err+err:de=x2_de:x3=-(kp*err+ki*int.err+kd*de):%求出控制信號，前面加負(fù)是因為誤差是

12、而不是b(i)=x3渕把每次的控制信號放入一個數(shù)組中，以便延時處理力二馬期把每次.的控制信號放入一個數(shù)組中，以便延時祉理s4=y;if(1-0.時噸=0;elsec(i)=b(i-O.5/PlJ:endfl=(c(i)-z4V10:%用龍格庫塔法求解對象徽分方程f2=t(c(i)+h/氈-(x-a+h*f1：2)/10；f3=C(c?i)+h/2J-(s4+h*f2/2/10：f4=(c(i)+hj-g+h曲)Bx4_dot=s4+h(fl+2U2+2*f3+f4)/6:y=K4_dot:x(i)=k4;h1_0=e1：endplotfenF)滋畫出啊應(yīng)曲線、模糊控制器設(shè)計方法、龍格庫塔法模擬

13、控制對象輸出的原理實驗五、模糊自適應(yīng)PID控制設(shè)計實驗、實驗?zāi)康膇模糊實PID自2、掌握如何將操作人員的經(jīng)驗進(jìn)行形式化變成可用的知識庫3、掌握過程輸出如何仿真4、模糊PID控制器程序設(shè)計方法5、掌握自適應(yīng)PID算法如何用程序來實現(xiàn)、實驗要求1、模糊PID控制器設(shè)計方法。2、過程輸出仿真。、設(shè)計實、實驗原理H適應(yīng)模糊PID揑制器漏瓠和娛苓變化即作.為榆入.可以満足不同時刻的岸和就對PJD參數(shù)自整定的翌求。利用模糊控制規(guī)則在線對PID參數(shù)進(jìn)行修改，便構(gòu)成了自適應(yīng)模嘲PID搏制器.其結(jié)構(gòu)如圖34所示圖3-4仃適應(yīng)模粳捽制器結(jié)購PID參數(shù)模糊自整定是找出PID個參數(shù)與芒和加之聞的模糊關(guān)系，在運行中通過

14、不斷椅測吃和凱，報據(jù)橈翊控制原理來對3個參數(shù)進(jìn)和畫線修改.以滿足不同卍和弾時對控制鑫數(shù)的不同要求*而使被控對象有靈好的動、靜態(tài)性能。仿真實例被控對象為G（計_52350053+8735j2+104705采樣吋間為佃采用模糊PID控制進(jìn)行險甌響應(yīng)*在第300個采樣時間時控制器輸岀加1.0的干擾模糊化規(guī)則由各個參數(shù)對系統(tǒng)的影響得到：當(dāng)誤差較大時，說明誤差的絕對值較大，不論誤差的變化趨勢如何，都應(yīng)該考慮控制器的取較大值，以提高響應(yīng)的快速性；而為防止因為瞬時過大，應(yīng)該取較小的值；為控制超調(diào)，也應(yīng)該取值很小。當(dāng)誤差在中等大小時，為保證系統(tǒng)的相應(yīng)速度并控制超調(diào)，應(yīng)減小，值應(yīng)增大，應(yīng)適中。當(dāng)誤差較小時，為保

15、證系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)特性，應(yīng)加大、的取值，同時為避免產(chǎn)生振蕩，的取值應(yīng)該和聯(lián)系起來。模糊控制根據(jù)系統(tǒng)運行的不同狀態(tài)，考慮、三者的關(guān)聯(lián)，根據(jù)工程經(jīng)驗設(shè)計模糊整定這三個參數(shù)，選擇輸入語言變量為誤差和偏差變化率，語言變量值取，七個模糊值；選擇輸出語言變量為,、語言變量值也取，七個模糊值，建立,、的模糊規(guī)則表如下表、表、表。表I勺的模糊規(guī)則表NRNMN$70PSPMPRNRPRPRPMPMPSZO7X)PRPRPMPSP5ZONSNSPMPMPMPSZQNSABZ0PMPMPSZONSNMNMPSPSPSzoN$NSNMNMPMPSZO/V5wNMNMNRPBzoZONMwNMNRNR表2心的模糊規(guī)則

16、表NMNSzoPSPMPRNRNBNRNMNMNSZOzoNBNRNMNSNSZOzosNRwNSASZOPSPSZ0NMNMNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPBPMzozoPSPSPMPBPHPBzozoPSPMPMPRPBS3總的模翔規(guī)則夷NBNMNSZOPSPMPBPSASNRNBNBNMPSW1raNSABNMNMASZOzo酹NMAMNS陌zoZ0zoNSAr5ASNSNSzoPSto加Zo10ZOZOzoPRPSPSPSPSPEPRPRPMPMPMPSPSPB五、實驗參考程序cleara.11:closea.11:a=newfisCfuzspid):a=adLdva

17、rCa,input$e,3$3):%Faraineteai=aid.djn-f(ainpTjL-t鼻a=aidLdjn-fa#ixipurt,ai=aid.djn-f(ainpuL-ta=aLd.djn-f(aai=aid.djn-f(ainpTjL-t鼻1JJzmF,一玄-1)：1JN7i!7J七riinf7,一3,2,0);1?NS7,七rrim/f,311)：2+rinLf-2,2)：PSy-trimf,1，1,3):a=aLd.djn-f(a#:Lxipurt,1$PM,七.0,23)：ai=aid.djn-f(ainpuL-t1JPB?JsndT,1,3)：aL=aid.d.vra.

18、rec%Pa.rame七ea=aLd.djn-f(a#:Lripxrt,2jia=addjn-f&jinputj2ja=aLd.djn-f(aixipwt,2jia=addjn-f(a。inputa=aLd.djn-f(a#:Lripxrt,2jia=aLdLdjTrfalipTJL?,2jiNBJzmf,一3-1):K7iT?打,一-2J0):NS,七Hlnvf丁1)：廠trimf一2,2)；PS七Himf丁1，3):PM?Jtrimf7,0,乙3)：a=aLd.djn-f(a#ixipwt,2jia=aid.d.va.rCa.,oupirt?ji-O.3,0.3)：%ParsoiLe-ta

19、=：acidjTrf(a，a=aid.im-f(a，a=：acidjTrf(aja=atd.im-fJaJa=：acidjTrf(a，a=addjn-fMS?,一0.3,-0.101)：n1J廠Jn-O.2Qs.2)：，PS,一0.10.1,.3):,1.PMJtrimTJ0J0.2,.3);，PB亠smf上0.1，03):%Parame-tera=addvar(3$outputki?丿一006006):a=addirif(a,output?亠2,、NB,zzjTrf-0.06,002);a=addinf(a,7output?,2,NhVJ*tr,-0.06,0.0450):a=addirif

20、(a,output?亠2,NS,trincf,-0.06,一002002):a=addinf(a.output?HJtrimf?0.04,CL004):a=addirif(a,output?亠2,、PS,triHi,-0.02,0.02,0.06):a=addinf(a,7output?,2,PJifJ*tr,0004006):a=addirif(a,output?亠2,、PB,smf0.02,0.06):%Parame-tera=addvar(a5outputkd?丿-3,3):a=addinf(a,7output?,3,?NB,:zmf一3,1)：a=addirif(a,output?,3

21、,、NIiI,十ifinvf，-3,一2,0):a=addinf(a,output?,3,?NS,trimf,一3,一1,1):a=addirif(a,output，3J2/Jtrimf?,一乙0,2):a=addinf(a,7output?亠3,PS,trini?,-1,153);a=addinf(a,output?丿3,、PM,trincf,02,3):a=addinf(a,output?亠3,PB,、smf丿153);rulelist=1171511：1271311;1:34s:s5s5sss6154711:6244B1163355116425B11652651166275116T1TT

22、11T1QqT117244611T3N56117426611T5N65117617511TT丄TT111:a=adciiruil：xruLlelisx):a=ses+-fist、工wjtzttefIsfU2；2ijpid.):sl=xeanifisVfuLMzpzLdn.侶FTTCox-lXx:o11er:1-O4TcOO403ts=O-OO1:2Srs=-fc-C5-23Se?OO5匸1,ST-3S.,d.s3rs=c2ciCsysj.1:s：,1:xisl:irr:j-iitttbjdLurOtdoHta(dw”w,vT-x_1=0.O:u_2=O-O:XJL_3=O.O:1=0:”_W=

23、O:”_3=Q:K=O,O,OJ:error_1=0:e_1=0.O:u匸_1=0-O;IcqO=CI40：kd.O=1.0;kO=O.O:EHJtork=1:1:5001:imeCk)=k*-ts:rixxCk?=1:ftSUsirrer-fuLNzydLirfe匕ertueol：i_rririirTe：PHDlc_pidL=D&aZListd_1$du_1sx;trp(k)=kpO-+-k_pid(1)：ki(k)=kiO-4-k_Pia(2):kd(k)=KdO-t-i_pid.():uk)=kpk)(l)-i-kd(k:)2)Ck)(3):Ijflc=3OO%uSudLdLa-ingc

24、Lxs1:u.irbaorxce(1-Ova/t1:xme0.3s)ULk：)=TJLO)+1O：oxtdLdExx=1Oxi1O:eiadLidEuL(k)=-1Oa=1O:endLyout(k)=-den(2)*y_l-den(3)*y_2-d.en(4)*y_3+nwn(L)相(1?)打5(2)*u_L+num(3)*u_2+nuirL(error(k)=rirL(k)-yout(k):ofPIDparameters%u_3二u_2;u_2=u_l:u_l二u(k);y_3=y-2；y_2=y_l;y_l=yout(k):%CalculatingP%Calculating：D%Calcu

25、latingIx(l)=error(k);x(2)=error(k)-error_l：x(3)=x(3)+error(k);:ec_l=x(2);error_2=error_l:error_l=error(k):endshowrule(a)igtire(1)：plot(time,r?b1:ime：，yout)：xlabelCtme(s);jrlabelCririjyoxrt);Eigu.re(2):plot(tijne,error.,rr);klabel(-time()：ylabelCerror):figLire(3);plot(tijne,u.r?);slabel(?timefs):ylab

26、e1Cu.7);igtire(4):plot(tim.e5kp?r?)：klabelCtime(3);rlabelCkp1);igu.re(5):plot(tim.e5kijrr?):klabel(-time()：ylabel(?ki3):figLire(6);plot(tijne,kdr?);slabel(time(s):ylabelCkdr):igure(7):plotmf(a?irLput?1)：figu.re(8);plotmf(ainpxrt2);igu.re(9):plotjtlT(aroutput1):ignre(10)：plotmf(ao1JL-tput2);figu.re(1

27、1);plotmf(a,5qij.put3);plofis(a):i_13sy-fuEzpid.1.If(eisNB)and(ecisNB)then(kpisPB)(kiisNB)(kdisPS)2.If(eisNB)and(ecisNM)then(kpisPB)(kiisNB)(kdisNS)3.If(eisNB)and(ecisNS)then(kpisPM)(kiisNM)(kdisNB)4.If(eisNB)and(ecisZ)then:kpisPM)(kiisW)(kdisNB)5.If(eisNB)and(ecisPS)then(kpisPS)(kiisNS)(kdisNB)(1)6

28、.If(eisNB)and(ecisPM)then(kpisZ)(kiisZ)(kdisNM)(1)7.If(eisNB)and(ecisPB)then(kpisZ)(kiisZ)(kdisPS)(1)8.If(eisNM)and(ecisNB)then(kpisPB)(kiisNB)(kdisPS)9If(eisNM)and(ecisNM)then(kpisPB)(kiisNB)(kdisNS)10.If(eisNM)and(ecisNS)then(kpisPM)(kiisNM)(kdisNB)(1)11.If(eisNM)and(ecisz)-theni(kpisPS)(kiisNS)(k

29、disNM)(1)12.If(eisNM)and(ecisPS)then(kpisPS)(kiisNS)(kdisNM)(1)13.If(eisNM)and(ecisPM)then(kpisZ)(kiis:Z)(kdisNS)(1)14.If(eisNM)and(ecisPB)then(kpisNS)(kiisZ)(kdisZ)(1)15.If(eisNS)and(ecisNB)then(kpisPM)(kiisNB)(kdisZ)(1)16.If(eisNS)and(ecisNM)then(kpisPM)(kiisNM)(kdisNS)(1)17.If(eisNS)and(ecisNS)th

30、en(kpisPM)(kiisNS)(kdisNM)18.If(eisNS)and(ecisz)-thenitkpisPS)(kiisNS)(kdisNM)(1)19.If(eisNS)and(ecisPS)then(kpisZ)(kiis:Z)(kdisNS)(1)20.If(eisNS)and(ecisPM)then(kpisNS)(kiisPS)(kdisNS)(1)21.If(eisNS)and(ecisPB)then(kpisNS)(kiisPS)(kdisZ)(1)22.If(eisZ)and(ecisNB)then(kpisPM)(kiisNM)(kdisZ)23.If(eisZ

31、)and(ecisNM)then(kpisPM)(kiisNM)(kdisNS)(1)24.If(eisZ)and(ecisNS)then(kpisPS)(kiisNS)(kdisNS)25.If(eisZ)and(ecisZ)then(kpis:Z)(kiisZ)(kdisNS)(1)000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5time(s)000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5time(s)26.If:and亡匚isPS)then(kpisNS(kiisPS/(kd15；NS27.ICeZLSZ)and(ecisPM)hen

32、(kPisTO(kizl良：PM)(kdisNS；28.If:eisZ)and(ec13PE)then(kpisEM)(kiisPM)(kdis;Z)(1)29.ICe13PSJand(ecisNB)thenkpisPS)(kiisMM)(kdi雖H)30.If:eisF5)andeci寸m：ithentkpPS);:(kiisNS)(kdisH)31.I(eZLSPSand(ecisNS)thenkpisZ).(kij-s,-Z)(kdis工)X1)32,If;3丟IfCeis.：PS)and(ecisPS)thenYkpi匸NSVtkiisPS)-.(kdiw，E)(1)34.If=eisFM)and(ecFM)thentkpisNM)-kiisPM)(kdisG35.IffeisPS)and(ecisPE)thenIkpisNlliCkiisPB)-.(kdi卑Vj(1)36.I