Identification model of multi-layered neural network parameters and its applications in the petroleum production

This paper creates a LM （Levenberg-Marquardt） algorithm model which is appropriate to solve the problem about weights value of feedforward neural network. On the base of this model, we provide two applications in the oilfield production. Firstly, we simulated the functional relationships between the petrophysical and electrical properties of the rock by neural networks model, and studied oil saturation. Under the precision of data is confirmed, this method can reduce the number of experiments. Secondly, we simulated the relationships between investment and income by the neural networks model, and studied invest saturation point and income growth rate. It is very significant to guide the investment decision. The research result shows that the model is suitable for the modeling and identification of nonlinear systems due to the great fit characteristic of neural network and very fast convergence speed of LM algorithm.     

Computational intelligence: From mathematical point of view

A simple but illustrative survey is given on various approaches of computational intelligence with their features, applications and the mathematical tools involved, among which the simulated annealing, neural networks, genetic and evolutionary programming, self-organizing learning and adapting algorithms, hidden Markov models are recommended intensively. The common mathematical features of various computational intelligence algorithms are exploited. Finally, two common principles of concessive strategies implicated in many computational intelligence algorithms are discussed.     

应用神经网络的非参数模型自适应控制

 提出了一种应用神经网络的非参数模型自适应控制方案,该方案仅用受控系统的I/O数据来设计控制器,并与神经网络自适应控制方案进行了仿真比较,仿真结果表明了该方案的有效性和优越性.     

直接甲醇燃料电池的数学建模与神经网络辨识建模

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)非线性系统建模问题,提出了两种不同的建模方法(1)采用电化学、流体动力学、热力学等理论,建立了DMFC电池性能数学模型;(2)利用改进型BP神经网络建立DMFC电池性能辨识模型.结合DMFC实验数据进行仿真测试,结果表明这两种建模方法均合理、有效,建立的模型精度较高,从而为设计DMFC在线控制器奠定了基础.     

Design of Fault Detection Observer Based on Hyper Basis Function

In this paper, we propose the Hyper Basis Function(HBF) neural network on the basis of Radial Basis Function(RBF) neural network. Compared with RBF, HBF neural networks have a more generalized ability with different activation functions. A decision tree algorithm is used to determine the network center. Subsequently, we design an adaptive observer based on HBF neural networks and propose a fault detection and diagnosis method based on the observer for the nonlinear modeling ability of the neural network. Finally, we apply this method to nonlinear systems. The sensitivity and stability of the observer for the failure of the nonlinear systems are proved by simulation, which is beneficial for real-time online fault detection and diagnosis.     

Application research of wavelet neural networks in proces control

非线性过程的建模和控制问题尚无通用的模型结构和方法可用于过程控制。结合小波和神经网络方法进行过程控制的通用模型和方法的研究,提出了一种仅用尺度函数逼近的小波神经网络模型,并用它来实现非线性预测控制方案。该模型能用线性最小二乘方法进行拟合,因而具有易于实现和通用的优点。由于简化了在线优化方法,所提出的非线性预测控制方案已在线实现。用该方法进行了两个非线性系统的模型辨识和一个双线性系统的控制仿真,模型的通用性、辨识和控制方法的简单易用和仿真结果表明,所提出的方案对过程工业和非线性、高阶系统有很好的实用性,有着比标准ＰＩＤ控制器好得多的控制效果。     

小波神经网络在过程控制中的应用研究

非线性过程的建模和控制问题尚无通用的模型结构和方法可用于过程控制.结合小波和神经网络方法进行过程控制的通用模型和方法的研究,提出了一种仅用尺度函数逼近的小波神经网络模型,并用它来实现非线性预测控制方案.该模型能用线性最小二乘方法进行拟合,因而具有易于实现和通用的优点.由于简化了在线优化方法,所提出的非线性预测控制方案已在线实现.用该方法进行了两个非线性系统的模型辨识和一个双线性系统的控制仿真,模型的通用性、辨识和控制方法的简单易用和仿真结果表明,所提出的方案对过程工业和非线性、高阶系统有很好的实用性,有着比标准PID控制器好得多的控制效果.     

基于RBF神经网络的水轮机振源参数识别方法

在对水轮机进行力学建模和分析时,其振动荷载特性往往是未知的,但却是十分重要的.基于径向基函数(RBF)神经网络,提出了水轮机振动荷载参数识别方法.根据在丰满水电站现场观测的水轮机振动响应数据,识别出了水轮机在不同运行状态下的振动荷载参数,其中包括振动力的频率、相位差和幅值.利用人工神经网络具有解决参数识别反问题不适定性的能力,建立了水轮机系统响应与模型参数之间近似的非线性函数关系.现场实际应用结果表明,经过充分训练的神经网络具有较快的收敛能力和较高的预测精度.     

模糊神经网络的非线性辨识理论及应用

论述了模糊系统和神经网络相结合的非线性系统辨识理论．通过分析模糊系统规则之间的隐含关系，给出具有非线性模糊关系的模糊神经网络非线性系统辨识方法，并用仿真方法进行了验证．最后讨论了网络的稳定性和收敛性．     

多层局部回归网络的非线性系统预测模型

提出采用多层局部回归神经网络建立多变量非线性系统多步预测模型的方法,神经 网络模型可提供多步预测控制所需要的系统输出预测值及输出向量对控制向量的雅可比矩 阵．仿真试验表明这种动态神经网络的预测模型具有较高的精度．     

基于神经网络的切换非线性系统辨识

提出了一种基于神经网络的多个Hammerstein-Wiener模型构成切换非线性系统的在线辨识方法.首先,通过误差逆传播(back propagation,BP)神经网络建立切换非线性系统的切换规律预测模型;其次,提出折息递推辨识算法对各个非线性子系统的参数进行辨识.利用关键项分离法对乘积项进行分离,得到各个子系统的参数估计值.最后通过切换非线性系统辨识实例,并与其他方法进行比较,验证了所提方法的有效性.结果 表明:提出的方法在辨识切换非线性系统方面具有更高的准确率和可靠性.     

一类非线性系统迭代优化神经网络控制器

提出了一类非线性系统迭代优化神经网络控制器的设计方法,该是在正向神经网络辨识模型的基础上,应用迭代学习方法进行控制器设计。为了补偿辨识和迭代学习误差,给出了通过引入了反馈补偿控制器控制精度的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

非线性振动控制的神经网络离散逆系统方法

针对非线性结构振动控制难以用线性控制方法精确控制的情况，提出神经网络离散逆系统方法．建立了结构的离散化模型，再用神经网络将非线性系统通过逆系统变换变为伪线性系统，对该伪线性系统可以用一般线性方法精确控制．该方法将非线性结构控制问题转化成了线性结构控制问题，使问题难度大大减小．对某非线性建筑结构振动作了控制仿真，实现了精确线性化，控制效果曲线与对线性结构控制效果曲线几乎完全吻合．神经网络离散逆系统方法发挥了神经网络和线性控制各自的优点，可用于强非线性结构的振动控制．     

新型样条权函数神经网络在路面谱识别中的应用

针对传统方法获得路面功率谱密度的不足,提出了一种基于新型样条权函数（SWF）神经网络的路面功率谱密度识别方法。建立了4自由度汽车的振动系统模型,推导出了汽车振动系统的输出响应谱密度与输入激励谱密度之间的非线性关系,采用样条权函数神经网络对这种非线性映射关系进行了仿真。结果表明,基于样条权函数神经网络的路面功率谱密度识别方法比较成功地克服了传统算法的缺点,具有更高的识别精度。     

用神经网络解多元非线性方程组

给出前人人工神经网络逼近性理论，得到用人工神经网络可逼近任意给定的连续函数，并通过计算机对一些非线性函数进行模拟，模拟结果表明这种方法的可行性．给出用人工神经网络解多元非线性方程组的原理     

非线性系统定阶的神经网络方法

前馈型神经网应用于非线性系统辨识的一个问题是确定系统阶次。采用前馈神经网进行非线性系统定阶与神经网的推广性问题密切相关。ＯＬＳ算法是构筑径向基神经网的一种学习算法，但是采用ＯＬＳ算法构筑神经网存在推广性问题。ＲＯＬＳ算法将ＯＬＳ算法与正则化（ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）方法相结合，以提高算法的推广能力。本文将基于径向基网的ＲＯＬＳ算法应用于非线性系统定阶。本文对提出的方法进行了仿真研究，结果验证了方法的有效性。     

燃料电池的模糊神经网络辨识建模与电压控制

针对直接甲醇燃料电池(DMFC)输出电压易受电池负载变化影响的问题,提出了利用模糊神经网络辨识技术建立DMFC的电特性模型.基于该辨识模型,设计了一个自适应模糊神经电压控制器,其参数采用改进的BP算法进行在线修正.仿真结果表明,对DMFC采用辨识建模的方法是有效的,建立的模型精度较高,所设计的自适应模糊神经电压控制器性能优越.     

不确定非线性组合系统基于神经网络的鲁棒控制

针对不确定非线性组合系统,基于神经网络提出了一种新的鲁棒控制器设计方法·利用神经网络逼近系统的未知扰动和互联项·首先考虑不确定非线性组合系统的标称系统并且设计相应的标称控制器;其次考虑系统的未知扰动和互连项,设计了校正控制信号并把它加入了标称控制器中,这种设计方法可以保证实际系统具有最终一致有界的特性·控制信号是光滑的且不需要预先知道神经网络连接权或模型误差的上界·最后给出一个数值的例子,仿真结果表明该方法的有效性·     

基于神经网络辨识的熔融碳酸盐燃料电池建模

针对熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）电堆系统难以建模以及已建立的模型过于复杂，难以满足工程上对MCFC系统控制设计特别是实时控制需要的情况，绕开MCFC的内部复杂性，提出利用神经网络可能逼近任意复杂非线性函数的性能，将神经网络辨识方法应用到MCFC这种高度非线性系统的建模中。以燃料气和氧化剂气体的流速的输入量，MCFC电堆温度响应为输出量，根据输入输出数据用神经网络辨识建立MCFC电堆系统的温度模型，给出了辨识系统的结构及改进BP算法。仿真结果证明了这种方法的可行性，所建立的模型精度较高，使得设计MCFC的实时控制器成为可能。     

固定翼飞机动力学模型的子空间辨识方法

针对子空间模型辨识(SMI)方法这类线性模型辨识技术存在的建模误差,提出一种两阶段固定翼飞机飞行动力学模型辨识方法.首先采用基于辅助变量的闭环SMI方法辨识飞机的近似线性模型;然后,利用该模型构建扩张状态观测器,从而估计出系统中的非线性动态数据;在此基础上,进一步采用神经网络建立系统非线性动态的分散式模型.最后,利用B747飞机6自由度非线性模型进行系统辨识实验,所得结果验证了该方法的有效性.