用神經網絡修正系統誤差筆記

用神經網絡綜合修正傳感器靜態誤差的連接方法如下圖所示:
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即誤差修正模型的輸出z與被測非電量x成線性關係,且與各環境參數無關。
只要使誤差修正模型3
即可實現傳感器靜態誤差的綜合修正。

通常傳感器模型 f(x;t) 及其反函數4是複雜的,難以用數學式子描述。但是,可以通過實驗測得傳感器的實驗數據集 :
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根據前向神經網絡具有很強的輸入、輸出非線性映射能力的特點,以實驗數據集的和爲輸入樣本,及對應的爲輸出樣本,對神經網絡進行訓練,使神經網絡逐步調節各個權值自動實現6

因神經網絡學習時,加在輸入端的數據太大,會使神經元節點迅速進入飽和,導致網絡出現麻痹現象。此外,由於在神經網絡中採用S型函數,輸出範圍爲(0,1),且很難達到0或1。故在學習之前,應對數據進行歸一化處理。
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式中,Di、Do分別是欲作爲神經網絡輸入、輸出樣本的原始數據。

建立神經網絡誤差修正模型的步驟:
(1)取傳感器原始實驗數據。
(2)由式①變換原始數據z’和t,式②變換原始數據x,得訓練神經網絡的輸入、輸出樣本對。
(3)確定神經網絡輸入、輸出端數量、各層節點數、學習率和動量因子的值。網絡輸入端數量與輸入層節點數量相同,等於環境參數個數k+1。輸出端數量與輸出層節點數均爲1。隱層節點數根據被測非電量、環境參數及傳感器輸出之間的關係的複雜程度而定,關係複雜取多些,反之取少些。學習率和動量因子一般取0~1。
(4)訓練神經網絡得到誤差修正模型。
【注】訓練的數據需分爲訓練數據和驗證數據。例如將一份數據的70%拿來訓練模型,剩下30%拿來驗證訓練出的模型。

參考:《傳感器與檢測技術(第4版)》 徐科軍主編。

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