粗糙集和神经网络相融合的钻井安全评价模型

针对动态性、随机性和不确定性较强的钻井作业现场,开展了安全评价的研究。提出了一种基于粗糙集和BP神经网络对作业现场进行安全评价的方法。首先以粗糙集为基础来构建BP神经网络的前置系统,对采集到的样本数据进行属性约简。其次,根据约简结果以及作业当天的事故情况完成了BP神经网络输入层和输出层的设计,并根据输入层和输出层神经元的个数通过试凑法确定网络隐含层的神经元数量范围,并采用训练样本对不同神经元个数所对应的网络模型进行训练,选择网络误差最低的网络作为所构建的网络模型。最后,选取16 d的测试样本对网络进行验证,将网络的输出同作业现场的实际结果进行比较,有14 d的网络结果与实际结果相符,测试准确率达到了87.5%。     

深度信念网络(DBN)网络层次数量的研究及应用

针对DBN网络隐含层层数难以选择的问题,从通信原理、信息理论以及实验数据等多方面出发,研究了深度信念网络(DBN)隐含层的层次趋势问题。根据各个隐含层输出层不同类图片的互相关系数之间的关系,提出了一种根据互相关系数确定网络深度的方法,证明了当深度学习时,隐含层输出的样本之间的互相关系数达到1(0)或~(-1)时,或者样本之间的互相关系数不再改变时,进一步增加层次对提高分类正确率是没有帮助的。在训练的过程中随机的选取图片,使其更具有普适性。手写体数据库实验和应用于CIFAR~(-1)0图像库的数据表明,该方法能够有效提高训练速度。     

基于BP神经网络的GFSINS角速度预测

针对无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)中传统角速度算法解算精度不高的问题,提出一种可避免复杂代数运算的反向传播(BP)神经网络算法来求解角速度.基于一种十加速度计构型方案,选择10个加速度计输出、采样周期和臂杆距离等12个已知量作为网络输入,以对数法得到的角速度值作为期望输出,针对5 000个样本在不同的隐含层层数、单层神经元个数以及学习步数等情况下进行网络训练,构建了一个含有30个隐含层神经元的3层BP网络模型.采用此模型对角速度进行实时预测,结果表明:网络具有很好的适应能力和实时性,角速度实时预测时间与对数法相当,且其预测精度比对数法提高大约3倍.     

基于BP算法的成绩预测模型

BP网络是一种典型的多层前向网络,由输入层、隐含层和输出层组成,通过学习样本训练模型后即可用于数据的预测,适用于实现网络教学系统的成绩预测功能。训练样本作为BP网络的学习数据集,对于BP网络模型的训练具有重要的作用。模型选取网络教学系统中能够影响学习成绩的相关因素作为输入数据,包括学生在线学习时间、学生学习能力、作业成绩和测试成绩,利用已有学生成绩作为训练BP网络的期望输出。将这些数据进行归一化处理即可用于训练BP网络模型。训练过程中,全局误差基本呈下降趋势,收敛效果较好。经过训练后的模型可预测出学生的成绩,并转化为相应的等级,对学生下一步学习进行指导,提出适合的教学策略。通过测试表明该模型可以用于教学系统中的学习成绩预测,获得了预期效果。     

基于粒子群优化算法的最优极限学习机

针对极限学习机隐含层神经元个数选取的问题,提出以粒子群优化算法搜索最佳隐含层神经元个数,用极限学习机模型的测试准确率作为粒子群优化算法适应值的方法(PSO-ELM)。基于手写数字数据集digits分别对比了随机设置隐含层神经元个数的极限学习机、用粒子群算法优化的极限学习机输入权重和隐层偏置的极限学习机(PSO-ELM)、传统的BP算法以及SVM算法对手写数字的识别率,对比结果表明,粒子群优化算法得到的隐含层神经元个数在极限学习机中拥有较高的准确率。     

BP算法的改进

针对多层神经网络中由于隐含层神经元饱和而引起的局部极小值问题,提出一种改进的BP算法.每一种训练模式在隐含层的神经元都采用各自的传递函数,该改进算法的思想是当网络输出没有取得期望的结果时,修改传递函数以防止隐含层神经元饱和,这种改进的算法既不用改变网络的拓扑结构,也不会消耗更多的计算时间.     

基于传递函数优化后BP神经网络对泥石流的危险性预测

泥石流危险性预测的可靠性是防治工程建设与减灾救灾相关工作部署的关键,基于Back Propagation神经网络的预测方法,是目前实现危险性等级划分的有效方法之一。利用BP神经网络算法的非线性逼近能力,挑选陇南白龙江小流域26条典型泥石流沟道,结合当地实际情况,选取泥石流危险性的8个主要因素为输入层神经元,以样本数据危险等级为输出神经元,在测试单、双层隐含层网络性能的基础上,提出9种工况组合的传递算法搭配方案,利用L-M算法搜索最优解或者近似最优解,总结传递算法对泥石流预测模型精度的影响及算法的选择顺序。实验结果显示,隐含层采用tansig函数,输出层采用logsig函数,其模型总体误差最小,模型的R训练集、R验证集较大与R测试集分别为0.983 61、0.709 17和0.960 52,准确率达到96.1%。由此可见,选择合适的传递函数可提高网络模型的精准度,能准确划分泥石流风险等级。     

神经网络在提升机故障诊断中的应用

结合领域专家的经验知识,根据提升机制动系统故障树,完成了故障样本的收集与设计,然后用自组织特征映射(SOM)网络对制动系统的7种故障自动进行了分类,成功实现了第一层次的诊断;总结了制动系统子系统-液压站故障树,进行故障样本的收集与设计,然后用BP网络、BP网络状态分类器和Elman网络对液压站故障进行了第二层次的诊断,确定了故障原因和程度.对液压站故障的测试结果表明,这3种网络最后的结构和智能算法trainlm、输入、输出均能满足故障诊断与预测的要求;Elman网络的诊断性能较稳定,其隐含层神经元数对诊断性能的影响较小;故障测试精度由高到低依次是BP网络状态分类器、BP网络、Elman网络.     

基于GMDH网络的电厂地下水取水自适应控制方法研究

对某火电厂的取水系统中的新水取用控制进行了研究.提出了使用GMDH网络控制深井泵的方法.设计了一个多层GMDH网络,该网络通过遗传算法原理产生新的下一层神经元.通过对该电厂一年的深水井泵运行记录的转化提取获得学习样本和测试集,将该训练数据陆续输入到神经网络,进而获得对深水井是否进行启动或者停止的信息.给出了网络决策与实...     

烟草类消费价格指数预测模型的研究

用神经网络中的：BP网络建立了烟草类消费价格指数预测模型,首先选定历年数据为训练组,初步确定烟草类消费价格指数预测网络结构,然后计算出网络各层上的权重值,并使其达到稳定,通过比较网络精度,确定其最优隐含层层数和各层节点数,从而确定烟草类消费价格指数预测最优模型,使用了LevenbergMarquardt优化方法,克服了传统BP算法收敛速度慢,难以确定隐含层和隐含层节点数的缺陷,从而使学习时间更短,运用该模型对城市居民烟草类消费价格指数进行了预测,用检验样本验证训练结果,绝对误差为-2.0,相对误差为2,0964％,预测某城市3年烟草类消费价格指数分别为97.3752,97.3973和97.400O。获得了可信的结论。     

便携式人工神经网络及其在砼疲劳寿命预测中的应用

基于快速人工神经网络,探讨了利用线性函数对数据进行归一化的方法,结合数据归一化后的值域范围以及用于确定隐含层神经元数目的经验公式,依据网络均方差最小化原则,得到了人工神经网络的结构参数,然后将疲劳实验数据作为训练数据,建立了混凝土疲劳寿命预测的人工神经网络模型,并将其导出为一个独立的便携式模型文件.计算结果表明,该模型计算精确度高,可以方便地嵌入到各种工程软件中,能够解决混凝土疲劳寿命预测模型的准确性和实用性两大难题.     

Colorant Formulation Using 3 - layer Artificial Neural Networks

The colorant formulation using artificial neural networks (ANN) was investigated in this study. A simple 3 -layer, input - hidden - output system was constructed for the recipe formulation of one - , two - , and three -dye mixtures. Comprehensive tests were carried out to explore the properties of a 3 - layer simple ANN systematically . These properties include number of neurons in the hidden layer, learning rate of the network, momentum factor of the network, as well as the number of epochs for the learning process. The tests show accurate results for one - and two - dye mixtures while less accurate but comparable results to conventional colorant formulation systems for three - dye mixtures. It is also found that the optimum values of the neural network parameters are important towards the accuracy of the colorant formulation.     

基于遗传算法-BP神经网络的径向式导叶多级泵水力性能优化

针对径向式导叶多级泵内部流动状态复杂多变而导致其水力性能曲线难以精确测量的技术难题,采用遗传算法(ge-netic algorithm,GA)迭代优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的权值与阈值,构建了基于GA-BP神经网络的径向式导叶多级泵水力性能预测模型,以MD500-57型径向式导叶多级泵为研究对象,建立了输入层为13个神经元、隐含层为10个神经元、输出层为2个神经元的GA-BP神经网络,采用正交试验方法设计了试验参数的正交试验方案,运用数值模拟计算方法对正交试验方案进行求解,获得了试验参数的训练样本,并对神经网络进行训练与测试,计算了过流部件关键几何参数的最优组合方案.试验结果表明:优化后该多级泵在设计工况下扬程增加了2.4 m,效率提高了3.34％,且高效区范围变宽.     

基于BP神经网络的隧道下穿既有运营地铁线注浆施工参数预测——以广州地铁18号线隧道注浆工程为例

新建隧道下穿既有运营地铁线施工过程中极易对既有运营地铁线产生不利影响,而广泛采用的超前预注浆尚处于以经验性选取注浆施工参数的阶段,导致工程事故频发。为此,首先以开挖段地层物性参数、地层位移变化值作为输入层,注浆施工参数为输出层,构建了基于BP(back propagation)神经网络的注浆施工参数预测模型;其次,以MAPE(mean absolute percentage error)作为预测精度评价指标,采取试算法对BP神经模型参数(隐含层节点数目、学习率)进行了探讨;最后,将提出的BP神经网络用于指导工程实践。研究结果表明：当BP神经网络预测模型隐含层节点数为9、学习率为0.01、训练次数为20 000以及精度目标值为1×10^-4时,模型适用性评价显示预测值与监测值之间最大相对误差为19,平均相对误差均低于13,说明提出的BP神经网络预测模型可行;进一步的工程应用结果表明：采用预测的注浆施工参数进行注浆后掌子面稳定、开挖过程中未发生隧道塌方等事故,满足相关规范要求。研究成果也可在隧道下穿其他结构或建筑物灾害防控注浆工程中得到推广应用。     

基于时序建模的教学质量评估系统的神经网络辨识

采用时序分析对教学质量评估体系进行系统分析和建模,引入Box-Cox进行数据的非平稳性预处理,选用L-MBP网络进行系统辨识。通过比较网络对校验样本的预测效果,对隐层节点数和各层间的传递函数进行优化,同时采用重复训练法来提高网络的稳定性和预测精度。算例表明这种辨识方法能对教学质量进行更准确的评估和预测。     

基于神经网络的光伏电站气象-功率模型

基于双层前馈神经网络建立光伏电站输出功率与辐照等气象因素间的非机理模型。建立光伏电站输出功率与气象因素的神经网络模型;对功率模型的输入特征进行选择,分析不同气象因素的组合作为输入变量对模型准确度的影响,明确功率模型的输入变量;分析该模型网络的训练算法、隐含层神经元个数及训练次数对模型准确度的影响,据此确定功率模型的最优结构与参数;基于光伏电站的实际数据对功率模型进行验证。结果表明,基于双层前馈神经网络的光伏电站气象-功率模型具有较高的准确度。     

智能压路机压实模糊神经网络控制及仿真

将模糊系统与神经网络相结合,提出了一种由模糊化层、模糊推理层和清晰化层组成的模糊神经网络结构,并将其用于智能压路机压实控制.针对振动压路机的压实性能要求,采用钟型函数作为隶属度函数,通过计算规则重要度来提取模糊推理层规则群中比较重要的规则,运用补偿模糊神经网络的学习算法解决参数的自动调整问题.把工程实践中得出的模糊控制规则表作为训练模糊神经网络的样本,仿真结果表明该模糊神经网络控制器具有在误差限度范围内的泛化能力.     

基于SOFM神经网络的变压器故障诊断研究

SOFM神经网络具有强大的非线性映射能力和高度的自组织和自学习能力,将SOFM神经网络应用于变压器的故障诊断.利用改进的罗杰斯三比值法获取变压器故障诊断的特征向量,建立了SOFM网络故障诊断模型,并对模型进行训练.为了检验模型的实际诊断能力,以变压器的4种典型故障诊断为例进行仿真实验.仿真结果表明:SOFM神经网络能够根据获胜神经元在竞争层的位置对变压器故障进行判断,诊断准确率高,收敛速度快,泛化能力强,表明基于SOFM网络的变压器的故障诊断是一种行之有效的方法.     

一种局域连接前向人工神经网络结构的研究

双隐层标准前馈（ＢＰ）网络只要其隐层节点数足够多就能解决任何形式的分类问题．应用标准（ＢＰ）网络识别多模式类分类问题时存在以下缺陷：（１）对不同模式类均使用相同数目的隐层元；（２）增加新模式类后，网络要重新学习；（３）网络识别的机理研究困难．笔者提出了一种局域连接前馈神经网络（ＬＣＮＮ）结构，其隐层神经元与输出神经元之间为局域连接，学习算法与ＢＰ算法类似．ＬＣＮＮ具有以下特点：（１）便于自构网络结构，提高网络的推广能力；（２）便于提取各模式类的不变特性；（３）具有较强的记忆能力，便于实现追加学习．以五种海底沉积层介质类型的分类识别为例，分别利用标准前馈（ＢＰ）网络与ＬＣＮＮ网络进行分类识别，结果表明：ＬＣＮＮ便于自构网络结构，具有追加学习的能力．