基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字式渦流傳感器特性曲線擬合的實(shí)現(xiàn)
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4 仿真研究
完成系統(tǒng)硬件連接，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得某數(shù)字式渦流傳感器系統(tǒng)輸出電壓和被測(cè)位移量之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的一組數(shù)據(jù)如表2所示。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：d—f變化趨勢(shì)在被測(cè)試件位移量較小時(shí)基本上成線性關(guān)系；但是在被測(cè)試件位移量較大時(shí)，線性度較差，呈現(xiàn)非線性關(guān)系，這主要因?yàn)橛绊憘鞲衅魈匦缘囊蛩赜泻芏啵槐粶y(cè)試件表面平整度、表面磁效應(yīng)、表面鍍層、表面尺寸以及傳感器的安裝和工作溫度等諸多因素都會(huì)對(duì)渦流傳感器的特性產(chǎn)生影響。為了驗(yàn)證BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于位移一頻率關(guān)系擬合的正確性，本文采用最小二乘算法進(jìn)行仿真對(duì)比研究。最小二乘算法擬合后殘差平方和的大小決定了多項(xiàng)式擬合的效果，為了盡可能降低各測(cè)量點(diǎn)的殘差平方和的數(shù)值，要合理選擇擬合的階次。擬合階次的選擇既要兼顧擬合曲線的光滑程度，又要注重考慮真實(shí)反映傳感器輸入、輸出之間的變化規(guī)律。利用MATIAB語(yǔ)言編寫(xiě)最小二乘算法程序。誤差準(zhǔn)則為：目標(biāo)誤差rose(均方誤差)的計(jì)算公式如(8)式所示：
上述兩式中N為樣本長(zhǎng)度。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/159754.htm
取m=6階，最小二乘算法擬合結(jié)果如(10)式所示：
為了提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度，文中將實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將所收集的數(shù)據(jù)映射到指定的區(qū)間[0，1]之中，根據(jù)上述過(guò)程利用MATLAB語(yǔ)言編程建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、并對(duì)網(wǎng)絡(luò)初始化、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和仿真測(cè)試?；?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)">BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最小二乘算法擬合曲線如圖6所示，仿真結(jié)果對(duì)比如表3所示。數(shù)字式渦流傳感器特性曲線擬合效果如圖6所示。
5 結(jié)論
仿真結(jié)果表明，只要實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)足夠多，就可利用所建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)渦流傳感器輸入和輸出之間的非線性映射，從而得到渦流傳感器的特性曲線?；贛ATLAB建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合數(shù)字式渦流傳感器的特性曲線的程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且具有較強(qiáng)非線性處理能力和函數(shù)逼近能力，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算速度快、性能穩(wěn)定。
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評(píng)論