神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆測量方法的改進(jìn)和應(yīng)用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆測量方法是一種理論嚴(yán)格、應(yīng)用廣泛的測量方法,它主要包含兩方面的內(nèi)容:對(duì)傳感器的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和對(duì)不直接可測變量的軟測量。但是該方法在具體應(yīng)用的時(shí)候存在一些問題,主要是對(duì)于一些復(fù)雜系統(tǒng),逆系統(tǒng)中出現(xiàn)的微分階次較高,對(duì)測量噪聲較敏感,可能導(dǎo)致動(dòng)態(tài)補(bǔ)償或軟測量的結(jié)果不理想。在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)測量理論及其應(yīng)用研究,項(xiàng)目號(hào):60574097)和高等學(xué)校博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(基于“內(nèi)含傳感器”逆的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量方法及其在生化過程中

2、的應(yīng)用,項(xiàng)目號(hào):20050286029)的共同資助下,本文對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆測量方法進(jìn)行了改進(jìn)的研究,給出了改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法和改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法,在此基礎(chǔ)上,論文還把改進(jìn)前后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆測量方法應(yīng)用到實(shí)際的傳感器系統(tǒng)和含不直接可測量的復(fù)雜非線性系統(tǒng),并對(duì)相關(guān)結(jié)果進(jìn)行了分析和比較。本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果如下:
   1、對(duì)基于輸入輸出方程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法進(jìn)行了改進(jìn),給出了基于狀態(tài)方程描述的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)

3、態(tài)補(bǔ)償方法。針對(duì)傳感器的內(nèi)部狀態(tài)無法獲得的情況,提出了一種高增益觀測器的設(shè)計(jì)方法,這種觀測器以逆系統(tǒng)的輸出作為輸入,以原系統(tǒng)的標(biāo)稱模型作為觀測器的模型,通過選取適當(dāng)?shù)脑鲆?,使高增益的觀測器的狀態(tài)能漸近收斂于傳感器的實(shí)際狀態(tài),進(jìn)而使逆系統(tǒng)的輸出能漸近逼近原系統(tǒng)的輸入,一維和多維的傳感器動(dòng)態(tài)補(bǔ)償仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證實(shí)了這一結(jié)論。仿真結(jié)果還表明,對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)或多維傳感器系統(tǒng),改進(jìn)方法的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果要好于改進(jìn)前的基于輸入輸出方程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

4、方法。
   2、對(duì)實(shí)際的傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用研究。將基于輸入輸出方程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法應(yīng)用到典型的一維非線性傳感器(半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器),取得了較好的效果,驗(yàn)證了方法的正確性和有效性;把基于狀態(tài)方程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法應(yīng)用到典型的二維傳感器(扁環(huán)式二維力學(xué)傳感器),進(jìn)行了其主通道的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和多通道的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償解耦的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了改進(jìn)方法能適用于復(fù)雜系統(tǒng)和多維系統(tǒng),并在實(shí)際應(yīng)用中明顯地提高動(dòng)態(tài)測

5、量精度。
   3、對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法進(jìn)行了改進(jìn),給出了改進(jìn)的“內(nèi)含傳感器”建模算法以及基于改進(jìn)建模算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆軟測量方法。改進(jìn)的方法在構(gòu)建“內(nèi)含傳感器”(原系統(tǒng)中以不直接可測變量為輸入、以直接可測變量為輸出的子系統(tǒng))的數(shù)學(xué)模型時(shí),在考慮直接可測的狀態(tài)變量的基礎(chǔ)上,同時(shí)考慮直接可測的函數(shù)變量(狀態(tài)變量的函數(shù))作為“內(nèi)含傳感器”的輸出,使“內(nèi)含傳感器”更加容易構(gòu)造成功;改進(jìn)方法同時(shí)對(duì)算法步驟也進(jìn)行了調(diào)整,步驟調(diào)整后的算法能

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