用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其改進(jìn)算法改善傳

用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其改進(jìn)算法改善

傳感器特性BP算法即多層網(wǎng)絡(luò)誤差反傳算法，是近幾年在傳感器輸出信號補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域中一種較新的方法，廣泛應(yīng)用于傳感器信息處理、自動控制、通信等領(lǐng)域。但這種方法也有其固有的缺點(diǎn)，西安交通大學(xué)的張永懷博士及劉君華教授對此方法進(jìn)行了深入的研究，提出了附加動量法、自適應(yīng)參數(shù)變化法為主要內(nèi)容的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)算法，以對這種方法進(jìn)行改善。

傳感器是測量系統(tǒng)的核心部件，其輸出特性直接影響整個系統(tǒng)的性能，提高傳感器的精度具有十分重要的意義。傳感器的輸出受許多環(huán)境因素的影響，目前人們多采用軟件補(bǔ)償法來對傳感器信號進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的軟件補(bǔ)償常用回歸法，但有時效果不明顯，而BP 算法正是此領(lǐng)域的一種新方法，但這種方法收斂速度慢，容易收斂到局部最小點(diǎn)，所以如何改進(jìn)這種方法受到了研究人員的普遍關(guān)注。張永懷博士及劉君華教授在對BP 算法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，建議為避免BP 算法的上述缺陷，可采用附加動量法修正權(quán)值，并采用自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)法來縮短訓(xùn)練時間。即修正權(quán)值時，不僅考慮誤差在梯度上的作用，且考慮誤差曲面上變化趨勢的影響，在正向傳播的第一個權(quán)值變化上加上一項(xiàng)正比于前次權(quán)值變化量的值，并依反向傳播產(chǎn)生新的權(quán)值變化。

附加動量法的實(shí)質(zhì)是將最后一次權(quán)值變化的影響，通過一個動量因子傳遞，動量因子為0即為傳統(tǒng)BP 算法，動量因子為1，新的權(quán)值增量設(shè)置為最后一次權(quán)值增量。同時二人還提出了權(quán)值修正調(diào)節(jié)公式，并對調(diào)節(jié)公式中的調(diào)節(jié)參數(shù)給出了確定方法，以利縮短訓(xùn)練時間。實(shí)踐證明，這種改進(jìn)的BP 算法可有效避免網(wǎng)絡(luò)陷入局部最小點(diǎn)，而且可大幅度提高運(yùn)算速度。運(yùn)用此方法對傳感器信號進(jìn)行處理，結(jié)果表明，補(bǔ)償后的傳感器特性得到了大大改善，對于傳感器受多種因素交叉影響的情況具有明顯效果，這對于傳感器的發(fā)展無疑起到了巨大的推動作用。