[tensorflow] 得出预测结果 tf.nn.in_top_k()

本文通过使用TensorFlow和NumPy实现了一个简单的预测示例。该示例创建了占位符用于预测值和真实标签,并利用TensorFlow的in_top_k函数进行比较。通过具体的数值输入,演示了预测准确性的计算过程。

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import tensorflow as tf
import numpy as np
logits = tf.placeholder(tf.float32, shape=(None,10))
labels = tf.placeholder(tf.int32, shape=(None))

top_k_op = tf.nn.in_top_k(logits, labels,1)
a = np.array([range(10),range(3,13)])           # 这里预测最大的都是最后一个 9号
b = np.array([9,8])                             # 真正结果为9,8号, 所以第一个对应, 第二个不对应

sess = tf.Session()
sess.run(tf.initialize_all_variables())
preds = sess.run([top_k_op], feed_dict={logits:a, labels:b})
# print(sess.run(logits, feed_dict={logits:a}))
print(preds)


# 输出 [True, False]
### 使用神经网络进行模型预测控制(MPC)的方法与实现 #### 方法概述 神经网络在模型预测控制中的应用主要体现在两个方面:一是利用神经网络作为系统的动态模型替代传统的物理建模方法;二是将神经网络嵌入到优化求解器中以加速计算效率。这种方法能够有效应对复杂的非线性和不确定性系统[^1]。 #### 动态模型构建 对于无人机这样的复杂动力学系统,传统基于物理方程的建模可能难以精确描述其行为。因此可以采用数据驱动的方式训练一个神经网络来近似实际系统的动态特性。具体来说,输入变量通常包括当前状态 \(x_t\) 和控制信号 \(u_t\) ,而输出则是下一时刻的状态 \(x_{t+1}\)。这种端到端的学习方式不仅简化了建模流程,还提高了适应能力。 以下是创建此类神经网络的一个简单例子: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models def create_nn_model(input_dim, output_dim): model = models.Sequential() model.add(layers.Dense(64, activation='relu', input_shape=(input_dim,))) model.add(layers.Dense(64, activation='relu')) model.add(layers.Dense(output_dim)) optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001) model.compile(optimizer=optimizer, loss='mse') return model ``` 此函数定义了一个两层全连接前馈神经网络结构,适用于初步实验阶段。当然,在实际工程实践中还需要考虑更多细节如正则化项、批量标准化等技术进一步提升泛化性能以及稳定性[^2]。 #### 控制律设计 一旦拥有了可靠的系统仿真工具——即上述提到经过良好调校后的ANN代表物,则可着手制定相应的控制器策略。典型做法是在每一个采样周期内解决一次有限时间范围内的最优轨迹规划问题,并仅执行第一个动作指令给定真实硬件设备操作实施之用。其余部分则留待后续迭代更新继续沿用相同逻辑重复执行直至达到目标位置或者满足其他终止条件为止。 下面展示了一种通用形式下的离散时间域下二次型代价函数表达式及其约束条件设定思路供参考: \[ J=\sum^{N}_{k=1} \left(x_k^\top Q x_k + u_k^\top R u_k\right)+x_N^\top P_f x_N \] 其中\(Q,R,P_f>0\)分别表示状态惩罚矩阵、输入权重系数阵列终期边界附加项参数向量等等; 同时还需注意施加必要的安全界限限制比如最大允许倾斜角度幅度变化速率上下限值之类的规定以防失控现象发生. #### 实现注意事项 当把整个框架移植至MATLAB平台上去完成最终部署工作之前还有一些要点值得注意: - 数据预处理环节至关重要,需确保样本分布均匀覆盖全部感兴趣区域; - 训练过程中应引入验证集监控过拟合风险及时调整超参配置; - 部署运行期间考虑到实时性需求建议选用轻量化版本架构减少资源消耗提高响应速度。 ```matlab % MATLAB伪代码片段示意如何加载已保存好的TF模型文件并做在线推理运算 net = load('trained_network.mat'); % 假设先前已完成导出转换步骤得到兼容格式的结果存档 state = ... ; % 当前测量获取的状态信息数组 control_input = predict(net,state); % 调用内置接口快速得出推荐决策结果 applyCommand(control_input); % 将所得命令发送出去影响外部世界改变环境状况形成闭环反馈机制 ```
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