BP網(wǎng)絡(luò)在蓄電池電壓監(jiān)測單元中的應(yīng)用
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浮充電壓對蓄電池的容量及壽命有直接影響。高于推薦的極限浮充電壓會降低電池使用壽命及容量。低于推薦的浮充電壓會導(dǎo)致電池容量不足。蓄電池容量的減少將導(dǎo)致UPS后備時間的減少，后備時間是UPS最主要的性能指標(biāo)之一。所以，需要根據(jù)實(shí)際測量的溫度調(diào)整蓄電池的充電電壓。
下面舉例說明25oC 時單體浮充電壓(v)與蓄電池壽命的關(guān)系
可見為保證電池的壽命，在環(huán)境溫度25oC時，浮充電壓應(yīng)該保證在2.25v到2.30v之間，蓄電池浮充電壓偏差只能有50m V。
不同的環(huán)境溫度下，蓄電池浮充電壓不同，之間具有一一對應(yīng)的非線性關(guān)系，蓄電池生產(chǎn)廠家可以給出一些具體數(shù)據(jù)，對于蓄電池生產(chǎn)廠家沒能給出的數(shù)據(jù)，應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以擬合出滿足精度要求的未知數(shù)值。
在當(dāng)今主流UPS電源系列產(chǎn)品中，蓄電池電壓監(jiān)測單元包括電壓監(jiān)測模塊，測溫模塊，監(jiān)測軟件等。它是UPS電源重要的附件，安裝在電池柜中(如圖1)。BVM采用巡檢的方式可以進(jìn)行單電池電壓監(jiān)測，每組電池共同使用一個BVM單元，測量數(shù)據(jù)通過RS485總線上傳，經(jīng)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器送到PC機(jī)串口，有效地實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測蓄電池組中每個單體蓄電池性能的均衡性，為保障每節(jié)電池良好的供電性能提供檢測依據(jù)，能準(zhǔn)確的檢測出蓄電池組中的落后電池。
圖1智能蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)
BVM由51單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器等組成，通過A/D轉(zhuǎn)換器將測量電壓值與溫度值都送入單片機(jī)中。單片機(jī)EEPROM中存放表格，表中的記錄是蓄電池浮充電壓與環(huán)境溫度一一對應(yīng)的非線性關(guān)系。通過查表的方式比較，在某一溫度值下比較表中的電壓值和實(shí)際測量的蓄電池浮充電壓,若超出設(shè)定范圍則報警。
3 BP網(wǎng)絡(luò)的作用
具有偏差和至少一個S型隱含層加上一個線性輸出層的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠逼近任何有理函數(shù)。由于溫度和浮充電壓間的關(guān)系不會突變，所以通過BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算, 可以得到平滑的溫度-浮充電壓曲線。在廠家只提供少量數(shù)據(jù)且未知函數(shù)表達(dá)式的情況下就可以高精度地預(yù)測出所有未知數(shù)據(jù)。所以通過BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算可以精確地得到溫度和浮充電壓關(guān)系曲線上的所有數(shù)值。
4 BP網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與訓(xùn)練
4.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：
BP網(wǎng)絡(luò)是典型的多層網(wǎng)絡(luò)，分為輸入層，隱含層，輸出層，層與層之間采用全互聯(lián)方式，同一層神經(jīng)元之間不存在相互連接(如圖2)。
因?yàn)檩斎胼敵龈魇且唤M數(shù)據(jù)，所以采用輸入層一個神經(jīng)元，輸出層一個神經(jīng)元;設(shè)輸入矩陣為T，輸出目標(biāo)矢量為V 。
關(guān)鍵在于如何選取隱含層的神經(jīng)元數(shù)。隱含層的神經(jīng)元數(shù)不能太少，否則網(wǎng)絡(luò)不能很好地學(xué)習(xí)，需要訓(xùn)練的次數(shù)太多，訓(xùn)練精度也不高。一般而言網(wǎng)絡(luò)隱含層神經(jīng)元數(shù)越多功能越強(qiáng)，但也不能太多，通常如果能夠解決問題，再加上一兩個神經(jīng)元以加快誤差的下降速度。
經(jīng)驗(yàn)公式有兩個：
其中S1是隱含層的神經(jīng)元數(shù);
r是輸入層的神經(jīng)元數(shù);s是輸出層的神經(jīng)元數(shù);
S1=4*1+1*1= 5個神經(jīng)元 或者
經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)決定采用8個神經(jīng)元, S1=8。
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