动量-自适应学习BP算法在加工领域的探索

为解决实际加工中试验次数多生产成本高、选取加工参数困难等问题,采用动量-自适应学习BP算法构建BP神经网络预测模型。根据实际情况将典型BP算法改进,得到收敛速度快的动量-自适应学习BP算法模型;用电解加工试验数据对模型结构进行训练,最终建立动量-自适应学习BP神经网络加工预测模型。采用该模型对不同加工参数组合下加工的不锈钢微孔孔径大小进行预测。结果表明,该模型的预测误差低于5%,具有很强的预测能力。     

煤与瓦斯突出预测的改进差分进化神经网络模型研究

鉴于常规煤与瓦斯突出BP预测模型的不足,将改进DE算法用于BP网络模型参数的优化及训练,提出结合两者优点的改进差分进化神经网络(IDEBP)煤与瓦斯突出预测模型.模型通过对变异模式、变异交叉因子自适应确定等改进,有效提高了标准DE的性能.实现了DE全局优化搜索与BP自适应、自学习的有机结合,稳健性得到加强,更能充分辨识煤与瓦斯突出样本的复杂非线性知识.以36组工程实例数据,进行了IDEBP和DEBP模型与BP模型仿真对比实验.结果表明:该模型能有效避免常规BP的不足,在收敛迅速、结果辨识和预测精度等方面均大为提高,为瓦斯智能预测提供了新的解决方案.     

基于GA-BP神经网络的短期负荷预测

以供热系统为研究对象,针对集中供热热负荷中由于温度因素、随机因素以及建筑本身因素等导致预测精度不高的问题．提出了采用BP神经网络算法来进行预测,它对具有非线性的模型有很好的控制效果,并且可以进行自我学习．但由于BP神经网络的波动较大,比较容易出现局部优化现象,因此在使用BP神经网络的基础上进行改进,将BP神经网络与遗传优化算法相结合,弥补BP神经网络的不足．最后通过仿真实验,结果表明热负荷预测的误差大大减少,预测精度提高,继而实现合理供热．     

用人工神经网络预测结构钢的端淬曲线

利用8×9×10的3层BP神经网络模型精确预测了优质碳素结构钢的端淬曲线.实际应用中通过调整学习率和动量项系数来改进标准BP算法,实验结果表明在训练次数一定的情况下,这种调整是有效的,并且表明网络的预测精度受这两个网络参数的影响很大.     

改进的BP神经网络在医疗中的应用研究

鉴于传统BP神经网络存在诸如收敛速度缓慢和易陷入局部极小值的缺陷,提出在BP神经网络中引入动量因子、陡度因子、自适应学习速率和改进粒子群算法优化BP权值等对传统BP进行改进,使其达到预测误差小、精度高、训练快的目的。改进后用来预测区域内各个年龄段患糖尿病人数百分比。由仿真实验结果可知,改进后的BP神经网络比传统BP神经网络收敛更快、误差更小。     

改进果蝇算法优化BP神经网络预测汽油辛烷值

针对BP神经网络存在预测精度不佳、预测结果不稳定的问题,提出改进果蝇算法优化BP神经网络(back propagation neural network)预测模型。将混沌映射、判别因子与变步长机制引入果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm, FOA)中,得到改进后的自适应混沌果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm with chaos and discriminant factors, CDFOA),并利用测试函数对算法进行性能验证。利用CDFOA优化BP神经网络的初始权值与阈值,构建基于CDFOA优化BP神经网络对于汽油辛烷值的预测模型CDFOA-BP。将采集到的60组汽油数据输入预测模型进行测试分析。预测结果表明,与FOA-BP模型、PSO-BP模型、SSA-BP模型和BP神经网络模型相比,CDFOA-BP模型在预测精度与预测稳定性上均优于其他4种模型,验证该模型的有效性与可行性。     

动量法改进的BP神经网络及其在疲劳裂纹预测模型中的应用

BP神经网络是人工神经网络中的一个典型代表,分析了BP神经网络算法收敛速度慢的原因,研究了一种提高其收敛速度的方法,即将动量法和批处理方法结合起来对BP算法进行改进。建立了低碳钢疲劳裂纹神经网络预测模型,并将改进后的算法应用在模型中,结果表明改进后的算法可以提高学习速度,提高仿真测试结果可靠性。BP神经网络是描述疲劳裂纹演化行为的有效工具,并且可以取得较好的预测精度。     

降雨径流模拟神经网络模型及应用

针对水文系统的非线性,构建了基于遗传算法和人工神经网络的降雨径流模拟神经网络模型(GA-BP模型).采用附加动量法和自适应学习速率对BP神经网络进行改进,遗传算法用于优化神经网络的初始权重.以大别山及皖南山区月潭流域为例,将GA-BP模型、BP模型以及新安江模型应用于水文日径流过程模拟,进行应用比较以及分析GA-BP模型在水文径流模拟过程中的难点及其可行性.结果表明,GA-BP模型优化了网络结构,加快了算法收敛速率;可以用于降雨径流过程模拟,也为今后类似研究提供一种模拟技术.在实际应用中可以根据流域资料情况选择合适的模型进行水文模拟作业.     

基于GIS的河流水体污染非线性预测系统研究

针对河流水体污染物的空间分布特点,提出综合运用GIS、BP神经网络和遗传算法,实现河流水污染的空间数据管理和污染预测的方法。该方法通过改进激励函数、为权值的修正加入动量项等方法改良BP算法;并引入遗传算法实现BP神经网络隐层节点数、最佳学习率和动量因子等参数的自动搜索,有效地解决了传统模型参数难以确定等问题。并进一步将该模型与GIS强大的空间功能结合,实现了水体污染的海量空间数据管理及评价预测结果的空间图形直观可视化表达,十分便于及时掌握河流水体污染动态、空间分布及演化趋势。并最终以GIS为二次开发平台,实现了基于遗传神经网络的河流水体污染非线性预测管理系统,并在长江重庆城区段河流污染预测应用中显示出良好的效果,预测精度达78%以上。     

基于人工智能方法的火电厂热工过程模型辨识

本文分别采用神经网络和粒子群算法这两种人工智能方法去解决火电厂热工过程模型辨识问题.主要介绍了热工过程的辨识特性,BP网络学习算法及网络权值的附加动量调整规则,给出了标准的粒子群辨识算法,并将两种方法引入热工过程模型辨识.仿真研究表明,两种人工智能方法都能取得较好的辨识效果,对解决火电厂中热工控制系统的辨识问题具有重要的实用价值.     

An estimation method for direct maintenance cost of aircraft components based on particle swarm optimization with immunity algorithm

A particle swarm optimization (PSO) algorithm improved by immunity algorithm (IA) was presented. Memory and self-regulation mechanisms of IA were used to avoid PSO plunging into local optima. Vaccination and immune selection mechanisms were used to prevent the undulate phenomenon during the evolutionary process. The algorithm was introduced through an application in the direct maintenance cost (DMC) estimation of aircraft components. Experiments results show that the algorithm can compute simply and run quickly. It resolves the combinatorial optimization problem of component DMC estimation with simple and available parameters. And it has higher accuracy than individual methods, such as PLS, BP and v-SVM, and also has better performance than other combined methods, such as basic PSO and BP neural network.     

基于粒子群-BP神经网络算法的电价预测

为了解决现有电价预测中BP神经网络法对初始权值敏感、易陷入局部最小值和收敛速度慢等问题,在神经网络训练中引入基于全局随机优化思想的粒子群优化(PSO)算法,先利用PSO优化BP神经网络的初始权值,然后采用神经网络完成给定精度的学习,建立了粒子群-BP神经网络模型.与传统BP神经网络、粒子群广义神经网络相比,该方法收敛速度快、所需历史数据少、预报精度高,可用于电力系统的短期电价预测.     

焊道形貌特征的BP神经网络建模与预测

良好的焊道是成功进行电弧增材制造的保障,其受到焊接电流、电压、扫描速度、送丝速度等多种参数影响. 提出了以焊道高度、宽度为形貌特征的4输入2输出BP神经网络模型,并利用PSO进行了神经网络权值的优化求解. 实验结果表明,设计的BP神经网络实现了对焊道形貌的预测,为后续电弧增材制造的实时预测与控制提供了模型基础.     

基于PSO-DE算法的分布式光伏优化配置研究

为解决分布式光伏电源接入配电网的优化配置问题,提出一种基于粒子群和差分进化的PSO-DE算法,同时构建了包含网损最小、投资成本最低、电压质量最优的无偏好多目标分布式光伏选址定容综合优化模型。首先对差分进化算法的变异过程进行改进,然后利用粒子群算法对差分进化算法中的缩放因子和杂交因子进行优化,采用标准测试函数对PSO-DE算法进行测试和参数敏感度分析,验证了算法的客观性和稳定性;并利用无偏好可变权重对多目标模型进行处理;最后以分布式光伏选址定容优化的实际应用为例,并与其他算法对比,验证了模型和算法的有效性和实用性。     

基于粒子群优化算法的BP神经网络在图像识别中的应用

介绍了一种采用微粒群算法与BP算法相结合的方法用于BP神经网络模型优化，来提高模型的收敛速度和精度。仿真结果表明，与BP算法相比较，PSO—BP学习算法训练的神经网络不仅训练时间明显缩短，而且其预报精度也得到了较大的提高。     

A Novel Tuning Method for Predictive Control of VAV Air Conditioning System Based on Machine Learning and Improved PSO

The variable air volume (VAV) air conditioning system is with strong coupling and large time delay, for which model predictive control (MPC) is normally used to pursue performance improvement. Aiming at the difficulty of the parameter selection of VAV MPC controller which is difficult to make the system have a desired response, a novel tuning method based on machine learning and improved particle swarm optimization (PSO) is proposed. In this method, the relationship between MPC controller parameters and time domain performance indices is established via machine learning. Then the PSO is used to optimize MPC controller parameters to get better performance in terms of time domain indices. In addition, the PSO algorithm is further modified under the principle of population attenuation and event triggering to tune parameters of MPC and reduce the computation time of tuning method. Finally, the effectiveness of the proposed method is validated via a hardware-in-the-loop VAV system.     

基于改进遗传算法的汽车永磁起动机优化设计

针对电机的优化设计是一个复杂的、有约束、多变量优化问题,为了提高优化效率和收敛速度,使电机成本降低,结构更紧凑,采用了改进的遗传算法,将永磁起动机的原始方案直接加在初始种群中,并对交叉概率和变异概率采用了随着适应值变化进行自适应调整的方法．在适应值的计算过程中,为了提高计算准确度,2D有限元模型被用来计算永磁起动机的参数和性能．根据优化结果研制了新的样机,实验结果表明：通过优化,在满足各项性能要求和约束的前提下,降低了电机的成本．     

基于NN-GA的优化设计方法

针对优化设计中,传统的建模方法无法建立复杂系统的精确模型和传统优化算法无法获得满意优化效果的问题,将神经网络(NN)和遗传算法(GA)应用到设计中,构成一种基于NN-GA的优化方法.利用神经网络建立系统的数学模型,用遗传算法对参数进行优化,得出系统的最优值,并经过计算实例验证取得了较好效果.     

约束自适应粒子群优化算法及水厂调度

针对粒子群优化算法应用于约束优化问题时易陷入局部极小值的问题,提出了一种改进的粒子群优化算法. 该算法综合了约束优化问题的目标函数值和约束函数的违反度值作为粒子群优化算法的双适应度值, 采用了双适应值动态判断粒子群优化算法中粒子的优劣. 违反度值的计算引入了自适应加权系数,相应地提出了调整各权系数的自适应策略, 并改进了粒子群优化算法的粒子竞争选择策略,拓展了粒子群优化算法的单适应值的应用范围.应用约束自适应粒子群优化算法实现了城市水厂的节能优化调度. 结果表明, 该算法收敛速度快且结果可靠. 粒子群优化算法为解决工程约束优化问题提供了一条可行途径.     

基于AP-LSSVM的多模型预测控制

针对一类非线性系统的控制问题,结合基于仿射传播聚类的最小二乘支持向量机（LS-SVM）多模型建模算法与PSO优化算法,提出新的多模型预测控制算法.采用仿射传播聚类算法对历史样本数据进行聚类,得到各个类的训练样本数据|利用LS-SVM对各个类分别建立子模型,采用网格搜索和交叉验证为各子模型找到合适的模型参数,将所建立的子模型作为预测控制算法的预测模型.在滚动优化时,计算当前控制量与各聚类中心的欧氏距离,选择相应的子模型计算未来时刻模型的预测输出,计算得到参考轨迹.建立优化问题的目标函数,采用PSO算法优化求解得到系统的最优控制量作用于对象.将提出的算法在某芳烃异构化过程中进行仿真试验,分别采用提出的算法以及单模型预测控制算法、基于k均值和BP神经网络的多模型预测控制算法进行仿真.结果表明,采用提出的多模型预测控制算法可以获得更好的控制性能.