利用前馈神经网络进行气体定性分析.pdf

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编号:20181206092944672110    类型:共享资源    大小:107.49KB    格式:PDF    上传时间:2019-02-16
  
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利 用 前 馈 神 经 网 络 进 行 气 体 定 性 分 析 !? 曲 建 岭 !? 王 磊 !? 高 峰 “? !? ( 西 北 工 业 大 学 自 动 控 制 系 西 安 #?!?$?$?#?“?) “? ( 海 军 航 空 工 程 学 院 分 院 特 设 系 青 岛 “?%?%?$??8?3?5?“? !? ( “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引 言 气 体 或 气 味 的 定 性 、 定 量 分 析 是 环 境 监 测 、 化 工 控 制 、 食 品 生 产 等 领 域 不 可 缺 少 的 重 要 环 节 。 但 是 用 于 敏 感 气 体 或 气 味 的 传 感 器 通 常 存 在 着 严 重 的 “ 交 叉 敏 ” 问 题 , 因 而 在 实 际 应 用 中 难 以 满 足 测 量 精 度 要 求 。 近 年 来 , 研 究 人 员 开 始 将 气 敏 传 感 器 阵 列 与 模 式 识 别 技 术 相 结 合 , 形 成 模 拟 人 类 和 其 他 哺 乳 动 物 嗅 觉 机 理 的 人 工 嗅 觉 系 统 [ !? (? N?] 。 其 原 理 是 利 用 气 敏 传 感 器 阵 列 对 被 测 介 质 形 成 高 维 响 应 模 式 , 然 后 借 助 模 式 识 别 技 术 对 阵 列 响 应 进 行 辨 识 、 处 理 , 从 而 完 成 被 测 介 质 的 种 类 识 别 和 浓 度 检 测 。 实 践 证 明 , 人 工 嗅 觉 系 统 是 解 决 气 敏 传 感 器 “ 交 叉 敏 ” 问 题 的 一 条 有 效 途 径 。 模 式 识 别 技 术 在 人 工 嗅 觉 系 统 中 的 地 位 举 足 轻 重 。 目 前 采 用 的 模 式 识 别 法 , 如 主 成 分 分 析 法 、 偏 最 小 二 乘 法 、 相 关 分 析 法 、 聚 类 分 析 法 等 普 遍 是 基 于 线 性 的 分 析 方 法 , 具 有 较 大 的 应 用 局 限 性 。 由 于 人 工 神 经 网 络 能 够 处 理 非 线 性 数 据 , 能 够 容 忍 传 感 器 的 漂 移 和 误 差 , 并 具 有 较 高 的 预 测 精 度 , 因 而 越 来 越 引 起 了 人 工 嗅 觉 研 究 人 员 们 的 重 视 [ ?9?神 经 网 络 的 结 构 第 “?!? 卷 第 ’? 期 仪 器 仪 表 学 报 “?$?$?$? 年 !?$? 月 !?本 文 于 !?O?O?O? 年 ’? 月 收 到 。 万方数据 前 馈 神 经 网 络 [ !?] 可 以 通 过 对 已 知 样 本 的 学 习 而 掌 握 经 验 , 从 而 对 未 知 样 本 做 出 判 别 , 它 由 输 入 层 、 隐 层 及 输 出 层 组 成 。 整 个 网 络 的 特 性 决 定 于 相 邻 层 间 神 经 元 的 连 接 权 和 神 经 元 上 的 阈 值 ( 图 “?) 。 图 “? 隐 层 及 输 出 层 中 神 经 元 的 结 构 图 “? 中 #?“?, #?$?, ⋯ #?%?为 神 经 元 的 输 入 , !?“?, !?$?, ⋯ !?%? 为 相 应 输 入 的 权 值 , ?] 训 练 神 经 网 络 。 该 算 法 的 思 想 是 : 定 义 准 则 函 数 ?, “?) 5? $? ( ?, “?) ( ??) 式 中 $?( ?, “?) — — — 预 报 误 差 向 量 =?— — — 数 据 长 度 7?9?:? 算 法 的 基 本 原 理 是 沿 ?.?%? 搜 索 方 向 修 正 未 知 参 数 向 量 , 从 而 使 ?) (?“?( ? *? “?) 1? +? ( ?) %? [ “? ( ? *? “?) ] ( E?) 式 中 +? ( ?) — — — 步 长 %? ( “?) — — — 搜 索 方 向 %? ( “?) 定 义 为 : %? ( “?) (? *? [ F? ( “?) ] *? “?#??(? “??) F? ( “?) (? “? =? !? =? ?(? “??I? J?B?:? C?D? H?/? K?/?L?:?F?B?:? M?:?H??N?F?:? E?*?H???:?@?E?:?/?B?C?F?B? H?/?O? G????N?H??C?F?B? P?, %?8?8?“?, ( !?’? Q? !?“?) : $?)?%? Q? $?)?’?@? !?,?H?F?O?/?:?F? R? S?@?A?:??:????-?C?/? C?D? T?H?*?C?N?F?B? H?/?O? 5?O?C?N?F?B? D?F?C?+? H? U?N??-?B?:?/?V? B?C?F? G?F?F?H?I? N?B?-?/?=? W?H???:?F?/? X?:???C?=?/?-??-?C?/? W?H?F??? H?/?O? 4??:?F? G?/?H??N?H??C?F?B? P?, %?8?8?%?, ( ’?) : %?#?8? Q? %?%?“?@? ????@???H? :? J? @?B?C?(?J? D?I?-?U?4???F?H?I??4?B?F?I??I???F?B?E?-? W?I??? Y???4?F?? M?@?;???4?G? M?@?B?O?I???P?H?(? X?@?C?E?4???, *?/?/?*?, !? ( 2?) : +?2?2? R? +?!?!?(? )?%?1? 第 !? 期 基 于 虚 拟 仪 器 平 台 的 导 热 系 数 测 定 仪 的 设 计 万方数据
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