用神经网络修正系统误差笔记

用神经网络综合修正传感器静态误差的连接方法如下图所示:
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即误差修正模型的输出z与被测非电量x成线性关系,且与各环境参数无关。
只要使误差修正模型3
即可实现传感器静态误差的综合修正。

通常传感器模型 f(x;t) 及其反函数4是复杂的,难以用数学式子描述。但是,可以通过实验测得传感器的实验数据集 :
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根据前向神经网络具有很强的输入、输出非线性映射能力的特点,以实验数据集的和为输入样本,及对应的为输出样本,对神经网络进行训练,使神经网络逐步调节各个权值自动实现6

因神经网络学习时,加在输入端的数据太大,会使神经元节点迅速进入饱和,导致网络出现麻痹现象。此外,由于在神经网络中采用S型函数,输出范围为(0,1),且很难达到0或1。故在学习之前,应对数据进行归一化处理。
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式中,Di、Do分别是欲作为神经网络输入、输出样本的原始数据。

建立神经网络误差修正模型的步骤:
(1)取传感器原始实验数据。
(2)由式①变换原始数据z’和t,式②变换原始数据x,得训练神经网络的输入、输出样本对。
(3)确定神经网络输入、输出端数量、各层节点数、学习率和动量因子的值。网络输入端数量与输入层节点数量相同,等于环境参数个数k+1。输出端数量与输出层节点数均为1。隐层节点数根据被测非电量、环境参数及传感器输出之间的关系的复杂程度而定,关系复杂取多些,反之取少些。学习率和动量因子一般取0~1。
(4)训练神经网络得到误差修正模型。
【注】训练的数据需分为训练数据和验证数据。例如将一份数据的70%拿来训练模型,剩下30%拿来验证训练出的模型。

参考:《传感器与检测技术(第4版)》 徐科军主编。

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