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《江南大学》 2008年
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基于智能算法的神经网络优化及其应用

包芳  
【摘要】: 随着人工神经网络越来越广泛地被应用于各类科研领域,对其优化算法和应用技术的研究成了人工神经网络领域的重点方向。目前,在利用智能算法优化神经网络、应用神经网络实现模糊推理控制这2方面,已经取得了一定进展,但存在着训练数据成几何形增大,应用性能不稳定等缺陷。在充分研究神经网络、群体智能算法、模糊逻辑基本概念的基础上,本文利用新的群体智能算法优化神经网络结构和学习规则,实现有监督模糊聚类、自适应神经-模糊控制,做了以下工作: 1、提出了一种基于QPSO(Quantum Particle Swarm Optimization)的神经网络训练算法,并对神经网络进行训练,将其结果与传统神经网络训练算法相比较,该算法具有收敛速度快,对数据离散程度高的问题更易实现全局收敛的特点。 2、提出了基于群体智能集成的神经网络结构优化算法,采用间接编码方案表达网络结构,利用二维细胞自动机中的元细胞表示网络连接,对元细胞的坐标和值分别演化,实现网络结构的生长和剪枝,其中包括:利用二进制量子化粒子群算法BQPSO(Binary Quantum Particle Swarm Optimization),导出特定的适应度函数,生成并进化元细胞的坐标;利用元细胞邻域演化规则,演化元细胞的值;利用浮点量子化粒子群算法QPSO训练当前网络;最后得到最终稳定的网络结构及其参数。 本算法采用元细胞的坐标和值分别演化,突破了目前常见的网络结构设计算法中,结构编码方案的长度成几何形膨胀、且不易实现的局限性。 3、在研究有监督模糊聚类SFCM(Supervised Fuzzy C-Clustering)神经网络的基础上,提出了一种新的结合输入空间聚类特性和输出空间实时逼近特性的模糊聚类目标函数,在模糊聚类中引入监督因素,构造并实现一种新型的模糊聚类神经网络。 该方法在初值敏感性、有效收敛稳定性、收敛速度等方面相对于传统模糊聚类都有明显改善。 4、针对机器人在未知、复杂环境下从源到目标之间,自主避开各种类型的障碍的问题,设计了神经-模糊控制算法实现动态路径规划,包括:模糊控制体系,实现输入模糊化、模糊推理规则库、输出去模糊化控制;根据规则库设计实现模糊控制的神经网络,简化了网络结构和参数集;基于QPSO的网络训练;机器人状态变量的记忆、环境信息的设置和管理策略,解决了“U”型障碍物内的死循环路径问题。 本算法有效的解决了常规神经-模糊控制系统中,有可能造成机器人死循环路径的“U”型障碍物跨越问题,以及因网络规模大和采用传统的梯度下降训练法训练网络而带来的性能问题。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP183

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 魏安静;田丽;;智能组合预测法在短期电力负荷预测中的应用研究[J];安徽工程大学学报;2011年01期
2 王丽;李敬有;荆涛;;灰箱建模在催化反应中的预测[J];化工自动化及仪表;2010年08期
3 邹修国;;基于计算机视觉的农作物病虫害识别研究现状[J];计算机系统应用;2011年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 魏虎林;基于SIP的SPIT防御方案的设计与实现[D];北京交通大学;2011年
2 孙健;基于Agent技术的电子集市系统研究[D];中国政法大学;2011年
3 臧海瑞;基于烟气温度在线监测的锅炉安全经济运行的研究[D];华北电力大学(北京);2010年
4 曲冬;基于BP神经网络的形状记忆合金回复力预测研究[D];重庆交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张传武;细胞自动机及其理论研究进展[J];贵州大学学报(自然科学版);2004年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 李磊;孙卉;翟秋敏;郭志永;;RBF神经网络在平顶山市地表水评价中的应用[J];安徽农业科学;2008年26期
4 张帅;李琳一;袁涛;王梅玉;;信息技术在害虫时空动态模拟中的应用[J];安徽农业科学;2009年07期
5 时君伟;胡敏英;武志富;任振辉;;基于神经网络的视觉图像处理研究[J];安徽农业科学;2009年19期
6 高旭;周桂红;;基于GA-BP算法的玉米品种识别系统研究[J];安徽农业科学;2011年35期
7 陈晨;刘光武;;马尾松人工林树高BP模型研究与应用[J];安徽农业科学;2012年14期
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9 郭湛;王志明;周庆成;郭上型;;BP神经网络模型在铁水脱磷中的应用[J];安徽冶金;2005年04期
10 王丽霞,王祖麟;基于模糊神经网络的非线性系统辨识[J];兵工自动化;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨光友;张道德;;基于PSO和L-M优化方法的奇偶问题学习算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 王新宇;孙冠;韩冬;张婷;;基于一种改进神经网络的数据手套手势识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 何平;潘国峰;李琳;夏克文;赵红东;;基于LS-SVR的压力传感器温度补偿[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 王海荣;;石油化工企业的静电火灾隐患评估[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(四)[C];2007年
6 武俊;漆德宁;;基于粗集神经网络的目标识别[A];第十七届全国测控计量仪器仪表学术年会(MCMI'2007)论文集(下册)[C];2007年
7 薄翠梅;张湜;李俊;;基于滚动时间窗的软测量建模方法的研究与应用[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
8 林关成;李亚安;;基于ANN与SVM的分类和回归比较研究[A];2008’促进中西部发展声学学术交流会论文集[C];2008年
9 赵军科;李郁侠;;我国电价时间序列混沌特性分析及电价预测[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
10 蔡金亮;梁伟平;;基于BP神经网络的球磨机自动控制系统[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 冯新敏;基于元胞自动机的三维复杂槽型车刀片设计及其断屑研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 刘文光;商用汽车电控机械自动变速器智能控制技术研究[D];江苏大学;2010年
6 胡小平;二硅化钼的高温摩擦学特性及其磨损率预测[D];武汉理工大学;2010年
7 徐江斌;基于气象数据的云景真实感模拟技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 黄光东;基于智能算法的滑坡稳定性建模与分析[D];中国地质大学(北京);2011年
9 孟赫;酸雨对叶类蔬菜影响的“剂量—损失”模型研究[D];吉林大学;2011年
10 刘怀广;浮法玻璃缺陷在线识别算法的研究及系统实现[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
2 吴家瑞;服装产品加工成本快速估算方法研究[D];浙江理工大学;2010年
3 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
4 吴珺;数据挖掘技术在彩票销售数据分析中的应用研究[D];郑州大学;2010年
5 许红珍;不确定混沌系统同步方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 郭际;舰船冲击环境频域与时域特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 朱敏;内燃机排气噪声半主动控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 荆奇;蚁群算法在特种机器人智能控制中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 马岩尉;基于前馈神经网络的电子鼻模式识别方法[D];大连理工大学;2010年
10 周桂珍;基于小波神经网络的异步电机故障诊断[D];湘潭大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴鹏;吴明在;宫晨利;吴昇;;热弹性马氏体相变中的低温内耗峰[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年06期
2 李玲纯;田丽;;基于遗传算法和BP神经网络的短期电力负荷预测[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年03期
3 侯光明,李存金;管理博弈论——一门新兴的交叉学科[J];北京理工大学学报(社会科学版);2001年03期
4 卞铁荣;卢正欣;井晓天;;不同Cu含量的TiNiCu形状记忆合金薄膜的组织与相变[J];表面技术;2008年01期
5 贺志荣;;TiNi 形状记忆合金的工程应用研究现状和展望[J];材料导报;2005年04期
6 胡自力,熊克,王鑫伟;NiTi形状记忆合金的性能测试与表征[J];材料工程;2003年08期
7 孙朝阳;方刚;雷丽萍;曾攀;;非热弹性马氏体相变的细观本构模型[J];材料科学与工艺;2009年04期
8 李岩,崔立山,郑雁军,杨大智;TiNi形状记忆合金在定应变约束下的马氏体相变[J];材料研究学报;2001年06期
9 汪红梅;贺尊;;2007年诺贝尔经济学奖得主学术贡献述评——信息与激励:看得见的机制设计[J];当代经济;2008年03期
10 何光宇;闻英友;赵宏;;基于反馈评判的SPIT检测与防范方法[J];东北大学学报(自然科学版);2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李岩;机敏复合材料中TiNi形状记忆合金约束态相变研究[D];大连理工大学;2001年
2 王俊国;基于神经网络的建模方法与控制策略研究[D];华中科技大学;2004年
3 焦燕鸿;基于SIP/NMA的IP移动网络关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 黄伟建;多Agent技术在供应链管理中的应用研究[D];天津大学;2004年
5 朱大铭;人工神经网络的结构学习算法及问题求解研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);1999年
6 陈秀忠;适应于网络语音流的服务质量关键管理机制[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2004年
7 任东;基于支持向量机的植物病害识别研究[D];吉林大学;2007年
8 贺益君;群智能优化方法及其在化学化工中的应用研究[D];浙江大学;2008年
9 刘天桢;基于多维数据分析的神经网络与分布式计算研究[D];武汉理工大学;2008年
10 南晋华;决策神经网络模型及应用研究[D];华中科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张亚欧;基于形状记忆合金驱动的自适应曲壳结构研究[D];南京航空航天大学;2003年
2 杨明华;电站锅炉运行经济性分析及性能优化[D];华北电力大学(北京);2003年
3 付小华;嵌入形状记忆合金丝复合材料梁热屈曲分析[D];兰州理工大学;2003年
4 王林伟;形状记忆合金对钢筋混凝土梁驱动效应的ANSYS分析[D];大连理工大学;2004年
5 孙春晖;马头电厂DG670t/h锅炉烟温偏差的成因分析与消偏改造[D];华北电力大学(河北);2005年
6 陈彪;燃煤发电机组低成本NOx控制技术研究[D];清华大学;2005年
7 朱继红;管式加热炉对流受热面积灰结垢在线监测与吹灰优化研究[D];江南大学;2006年
8 张盘石;基于神经网络的电站锅炉燃烧优化系统研究[D];华北电力大学(北京);2007年
9 王一红;电子集市下的资源配置机制及应用研究[D];合肥工业大学;2007年
10 陈朝松;电站锅炉过热器和再热器超温爆管理论分析与计算方法的研究[D];上海发电设备成套设计研究所;2003年
【二级引证文献】
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1 李益民;闫泊;卓元志;李康;张辉;;组合负荷预测方法综述[J];价值工程;2012年36期
2 白铁成;张任;孟洪兵;王兰;;基于计算机视觉的红枣叶片病害严重度估测方法[J];塔里木大学学报;2011年04期
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1 王洁;V支持向量机中参数的优化及在语音识别中的应用[D];太原理工大学;2012年
2 赵开才;基于支持向量机的水稻稻瘟病识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【二级参考文献】
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1 张莉,周伟达,焦李成;基于微分容量控制的学习机[J];电子学报;2003年10期
2 何丕廉,侯越先;模糊聚类神经网络的非对称学习算法[J];计算机研究与发展;2001年03期
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9 潘风风;基于混沌的库存控制算法[J];物流技术;2000年02期
10 丁宏锴,萧蕴诗,李斌宇,岳继光;基于PSO-RBF NN的非线性系统辨识方法仿真研究[J];系统仿真学报;2005年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄泰松;基于成本最小的原料保证系统研究及应用[D];中南大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱刚,周贤伟,张凯,尤昌德,胡保生;一种神经网络自学习控制结构与算法[J];自动化学报;2000年04期
2 魏秀业;潘宏侠;;速度自适应粒子群优化算法在故障诊断中的应用[J];太原理工大学学报;2009年01期
3 汪镭;康琦;吴启迪;;自然计算——人工智能的有效实施模式[J];系统工程理论与实践;2007年05期
4 胡月华;神经网络结构优化设计方法[J];无线电通信技术;2004年05期
5 王波涛,吴伟陵,吴善培;一种改进的神经网络训练算法[J];北京邮电大学学报;2004年04期
6 盛雪莲;王乾;;人工神经网络[J];科技广场;2008年05期
7 孟非;潘朋朋;;基于混沌PSO-BP混合算法的神经网络[J];计算机仿真;2011年02期
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9 王晓哲,顾树生,吴成东,高明;一种新的加权目标函数下的神经网络训练方法[J];东北大学学报(自然科学版);2001年06期
10 邓正宏,胡秦,郑玉山;基于遗传算法的神经网络二次训练算法[J];微电子学与计算机;2005年03期
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1 王科俊;王克成;李国斌;;使用神经网络进行船舶横摇运动的时间序列预报[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1996年
2 朱斌;马艳;赵丛;;RLS—BP算法在信道盲均衡中的应用[A];2007’促进西部发展声学学术交流会论文集[C];2007年
3 王伟杰;彭军强;赵学增;吴羡;代礼周;;基于神经网络的表面粗糙度散斑测量方法的研究[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
4 谈才军;黄道;;RBF神经网络在化工过程故障诊断中的应用[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
5 周像金;耿国华;周明全;朱翔;;基于BP神经网络和支持向量机的文物分类研究[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2006年
6 曲东才;;基于ANN逆模型的非线性系统辨识和控制仿真[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
7 侯广松;刘伟生;;基于相关因素映射和神经网络的短期负荷预测[A];山东电机工程学会第十一届优秀学术论文集[C];2008年
8 田大新;刘衍珩;朱建启;王健;;无标度神经网络构造算法[A];2006全国复杂网络学术会议论文集[C];2006年
9 侯艳芳;冯红梅;;基于神经网络的调制识别算法的研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
10 沈建荣;杨林泉;陈琳;;神经网络的稳定性判据与区域经济结构调整[A];系统工程与可持续发展战略——中国系统工程学会第十届年会论文集[C];1998年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者  杨柳岗;甘肃市场主体结构优化[N];中国工商报;2006年
2 沈崴静 侯力明;江苏加快外经贸结构优化[N];江苏经济报;2007年
3 记者 董文胜 通讯员 央央;我市金融系统支持全市经济平稳较快发展[N];新乡日报;2009年
4 本报记者 刘伟;结构优化产业兴[N];咸阳日报;2009年
5 本报记者 李雅萍;结构优化缔造持久动力[N];吕梁日报;2010年
6 王国明;增长较快 结构优化 效益提高 民生改善[N];中国工商报;2007年
7 财政部财政科学研究所 贾康;关于宏观调控与财政结构优化的对策思路[N];经济参考报;2008年
8 陈慕鸿;海信:技术创新、结构优化保证逆势增长[N];证券日报;2009年
9 王涛;邯钢铸造精锐绿色钢铁[N];中国矿业报;2006年
10 记者 吴岗;《全国矿产资源规划》编制提纲完成[N];地质勘查导报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 包芳;基于智能算法的神经网络优化及其应用[D];江南大学;2008年
2 刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
3 戴雪龙;PET探测器神经网络定位方法研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 马戎;智能控制技术在炼钢电弧炉中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
5 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
6 刘年生;神经网络混沌加密算法及其在下一代互联网安全通信中的应用研究[D];厦门大学;2003年
7 丁涛;混沌理论在径流预报中的应用研究[D];大连理工大学;2004年
8 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
9 刘静波;蔬菜颜色质量评价系统的构建及应用研究[D];吉林大学;2004年
10 杜文斌;基于神经网络的冠心病证候诊断标准与药效评价模型研究[D];辽宁中医学院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王源坚;基于BP神经网络的制造成熟度评价[D];天津大学;2010年
2 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
3 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
4 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
5 姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
6 邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
7 邓文彬;非线性时变系统的时变高阶神经网络建模[D];浙江工业大学;2011年
8 郭涛;正交权函数神经网络灵敏度研究及其应用[D];南京邮电大学;2012年
9 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
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