19、人工神经网络及其应用:解析制氢效率

人工神经网络及其应用:解析制氢效率

1. 引言

数据模型是特定的模型或安排,用于组织数据并根据它们之间的关系以及与现实世界的关系对其进行标准化。其主要目的是在概念、物理和逻辑层面设计数据架构,有助于清除冗余数据,创建基础数据,从而从长远来看减少劳动力和时间支出。

预测模型通常使用统计技术,利用数据和统计信息,通过数据模型预测数据结果。它通过分析数据模式来预测未来事件或结果,也被称为预测分析或机器学习,是一种数据挖掘技术,利用历史数据预测和生成未来结果。预测模型有多种类型:
- 单变量法(OVAT):也称为单因素分析,实验设计基于一次测试一个不同因素,而不是同时使用多个因素。
- 响应面方法(RSM):使用数学和统计方法分析过程,其中过程的响应或输出受各种变量影响,以优化响应。
- 模糊逻辑理论:旨在基于“事实”优化数据,而不是简单的真或假,主要用于决策、路线规划和控制系统。
- 人工神经网络(ANN):该模型基于受人类大脑神经系统神经网络及其信息存储特性启发的网络,由分层组织的相互连接的节点网络构成,为人工智能奠定基础。

2. 人工神经网络

从生物学角度看,人类大脑可以执行各种任务,如模式识别、感知和运动控制、估计和优化。ANN受神经系统工作过程的启发,神经系统由简单但大量的神经细胞同时工作并具有学习能力。ANN通过识别不同的数据模式和关系来收集信息,并通过经验(输入各种数据)进行训练。

ANN由众多称为人工神经元或处理元素(PE)的单个功能单元组成,处理元素是表示神经网络结构的加权链接,按层排列。

在详细研究ANN之前,了解人类大脑的功能概述至关重要,因为ANN是模仿人类大脑

提供了基于BP(Back Propagation)神经网络结合PID(比例-积分-微分)控制策略的Simulink仿真模型。该模型旨在实现对杨艺所著论文《基于S函数的BP神经网络PID控制器及Simulink仿真》中的理论进行实践验证。在Matlab 2016b环境下开发,经过测试,确保能够正常运行,适合学习和研究神经网络在控制系统中的应用。 特点 集成BP神经网络:模型中集成了BP神经网络用于提升PID控制器的性能,使之能更好地适应复杂控制环境。 PID控制优化:利用神经网络的自学习能力,对传统的PID控制算法进行了智能调整,提高控制精度和稳定性。 S函数应用:展示了如何在Simulink中通过S函数嵌入MATLAB代码,实现BP神经网络的定制化逻辑。 兼容性说明:虽然开发于Matlab 2016b,但理论上兼容后续版本,可能会需要调整少量配置以适配不同版本的Matlab。 使用指南 环境要求:确保你的电脑上安装有Matlab 2016b或更高版本。 模型加载: 下载本仓库到本地。 在Matlab中打开.slx文件。 运行仿真: 调整模型参数前,请先熟悉各模块功能和输入输出设置。 运行整个模型,观察控制效果。 参数调整: 用户可以自由调节神经网络的层数、节点数以及PID控制器的参数,探索不同的控制性能。 学习和修改: 通过阅读模型中的注释和查阅相关文献,加深对BP神经网络与PID控制结合的理解。 如需修改S函数内的MATLAB代码,建议有一定的MATLAB编程基础。
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