板形缺陷識(shí)別模型優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-04-11 12:45
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,鋼鐵行業(yè)扮演著越來(lái)越重要的角色,許多行業(yè)對(duì)現(xiàn)代冷軋帶鋼的生產(chǎn)提出了更高的要求。板形是檢驗(yàn)板帶材質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,它是決定板帶產(chǎn)品質(zhì)量好壞的關(guān)鍵,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)板形快速、穩(wěn)定、精確的控制成為國(guó)內(nèi)研究學(xué)者的重要課題。其中板形識(shí)別是整個(gè)板形閉環(huán)控制系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié),其識(shí)別結(jié)果對(duì)后續(xù)的板形控制至關(guān)重要。近年來(lái),隨著人工智能的興起,越來(lái)越多的學(xué)者將人工智能應(yīng)用到板形缺陷識(shí)別中,并且大大提高了板形識(shí)別的精度,這有利于今后的板形控制。基于此本文的主要工作如下:針對(duì)傳統(tǒng)板形缺陷識(shí)別方法存在精度低等問(wèn)題,提出了一種混合優(yōu)化RBF-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)板形識(shí)別方法。首先利用自組織競(jìng)爭(zhēng)映射網(wǎng)絡(luò)(SOM)對(duì)樣本聚類,利用聚類后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定RBF的中心與寬度,克服了傳統(tǒng)聚類算法隨機(jī)選取中心導(dǎo)致聚類結(jié)果不穩(wěn)定的問(wèn)題;然后利用遺傳算法(GA)良好的全局搜索能力優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值。RBF-BP網(wǎng)絡(luò)同時(shí)具備BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能較好地預(yù)測(cè)未知樣本的能力以及RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近速度快的優(yōu)點(diǎn)。最后仿真結(jié)果表明混合優(yōu)化RBF-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的板形識(shí)別方法能夠識(shí)別出常見(jiàn)的板形缺陷,并且板形識(shí)別精度提高了48.02%?...
【文章來(lái)源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁(yè)數(shù)】:66 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
kikNiIdIgkikiexp(),1,2,,;1,2,,22max X t 陣W 為: wiIjJijW , 1,2, ,; 1,2, ,BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其學(xué)習(xí)算法 世紀(jì)八十年代,以 Rumelhart 和 McClelland 為首的研究學(xué)者提出了 其主要的特點(diǎn)是信號(hào)是前向傳播的,而誤差是反向傳播的。BP 神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣,也是由輸入層、隱含層、輸出層組成的,只是 BP 神經(jīng)網(wǎng)層數(shù)不確定,需要根據(jù)具體問(wèn)題具體分析,并且 BP 網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)的為 Sigmoid 型,輸出層節(jié)點(diǎn)的單元特性一般為線性。BP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上實(shí)入到輸出的映射功能,并且具有很強(qiáng)的非線性映射能力和自學(xué)習(xí)和自較好的泛化能力,這使得它是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中三層圖 2-2 所示。
圖 2-3 SOM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)絡(luò)輸出層的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)與訓(xùn)練樣本的類別數(shù)有關(guān),且節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)別個(gè)數(shù),否則網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)會(huì)將類別不同但模式相近的樣本劃類不準(zhǔn)確;如果節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)設(shè)置的過(guò)多會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的有些權(quán)值與更新,出現(xiàn)“死節(jié)點(diǎn)”的情況,這不僅會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)影響最后的結(jié)果。通常網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在滿足 SOM 神經(jīng)要經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)確定。絡(luò)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)監(jiān)督聚類,但它又與 K-means 聚類不同一個(gè)初始聚類中心,訓(xùn)練時(shí)采用“競(jìng)爭(zhēng)與合作”的方式。競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)層中找到一個(gè)與之最匹配的點(diǎn),這樣的點(diǎn)叫獲勝點(diǎn),也經(jīng)元也是鄰近神經(jīng)元合作的基礎(chǔ);合作過(guò)程:在權(quán)值向量更經(jīng)元的權(quán)值向量要更新,而且其鄰近神經(jīng)元的權(quán)值向量也按新。SOM 網(wǎng)絡(luò)的具體學(xué)習(xí)過(guò)程如下:化:設(shè)輸入向量為 (,,,)X X X X,與輸出層神經(jīng)元 j 相
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]中國(guó)鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀和展望[J]. 陸平軍. 市場(chǎng)論壇. 2019(03)
[2]高質(zhì)量中厚板生產(chǎn)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀和前景[J]. 王國(guó)棟. 軋鋼. 2019(01)
[3]智能制造助力鋼鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步[J]. 王新東,閆永軍. 冶金自動(dòng)化. 2019(01)
[4]新時(shí)代鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之路[J]. 李新創(chuàng). 鋼鐵. 2019(01)
[5]基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的板形模式識(shí)別模型[J]. 宋明明,王東城,張帥,徐揚(yáng)歡,劉宏民. 鋼鐵. 2018(11)
[6]冷軋帶鋼虛擬儀器板形測(cè)控系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 楊利坡,于華鑫,張永順,劉宏民. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(14)
[7]基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的彎輥力預(yù)設(shè)定模型研究與應(yīng)用[J]. 田寶亮,牛培峰. 礦冶工程. 2018(01)
[8]基于FOA優(yōu)化SOM-RBF的壓力傳感器溫度補(bǔ)償研究[J]. 楊松,李開(kāi)林,胡國(guó)清,周永宏,鄒崇. 儀表技術(shù)與傳感器. 2018(02)
[9]基于小波消噪和優(yōu)化支持向量機(jī)的板形模式識(shí)別[J]. 吳忠強(qiáng),康曉華,于丹琦. 中國(guó)機(jī)械工程. 2018(01)
[10]基于優(yōu)化終端滑模模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的板形模式識(shí)別[J]. 吳忠強(qiáng),康曉華,于丹琦. 礦冶工程. 2017(05)
博士論文
[1]基于GAPSO-BP算法的高階板形在線模式識(shí)別及其檢測(cè)系統(tǒng)[D]. 陳飛.燕山大學(xué) 2016
[2]冷帶軋機(jī)板形智能識(shí)別與智能控制研究[D]. 張秀玲.燕山大學(xué) 2003
碩士論文
[1]冷軋板形缺陷識(shí)別的免疫遺傳RBF-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[D]. 張濤.遼寧科技大學(xué) 2014
[2]基于人工智能的冷帶軋機(jī)板形模式識(shí)別與控制[D]. 逄宗鵬.燕山大學(xué) 2010
本文編號(hào):3131280
【文章來(lái)源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁(yè)數(shù)】:66 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
kikNiIdIgkikiexp(),1,2,,;1,2,,22max X t 陣W 為: wiIjJijW , 1,2, ,; 1,2, ,BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其學(xué)習(xí)算法 世紀(jì)八十年代,以 Rumelhart 和 McClelland 為首的研究學(xué)者提出了 其主要的特點(diǎn)是信號(hào)是前向傳播的,而誤差是反向傳播的。BP 神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣,也是由輸入層、隱含層、輸出層組成的,只是 BP 神經(jīng)網(wǎng)層數(shù)不確定,需要根據(jù)具體問(wèn)題具體分析,并且 BP 網(wǎng)絡(luò)隱含層節(jié)點(diǎn)的為 Sigmoid 型,輸出層節(jié)點(diǎn)的單元特性一般為線性。BP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上實(shí)入到輸出的映射功能,并且具有很強(qiáng)的非線性映射能力和自學(xué)習(xí)和自較好的泛化能力,這使得它是目前應(yīng)用最廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中三層圖 2-2 所示。
圖 2-3 SOM 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)絡(luò)輸出層的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)與訓(xùn)練樣本的類別數(shù)有關(guān),且節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)別個(gè)數(shù),否則網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)會(huì)將類別不同但模式相近的樣本劃類不準(zhǔn)確;如果節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)設(shè)置的過(guò)多會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的有些權(quán)值與更新,出現(xiàn)“死節(jié)點(diǎn)”的情況,這不僅會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)影響最后的結(jié)果。通常網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在滿足 SOM 神經(jīng)要經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)確定。絡(luò)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)監(jiān)督聚類,但它又與 K-means 聚類不同一個(gè)初始聚類中心,訓(xùn)練時(shí)采用“競(jìng)爭(zhēng)與合作”的方式。競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)層中找到一個(gè)與之最匹配的點(diǎn),這樣的點(diǎn)叫獲勝點(diǎn),也經(jīng)元也是鄰近神經(jīng)元合作的基礎(chǔ);合作過(guò)程:在權(quán)值向量更經(jīng)元的權(quán)值向量要更新,而且其鄰近神經(jīng)元的權(quán)值向量也按新。SOM 網(wǎng)絡(luò)的具體學(xué)習(xí)過(guò)程如下:化:設(shè)輸入向量為 (,,,)X X X X,與輸出層神經(jīng)元 j 相
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]中國(guó)鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀和展望[J]. 陸平軍. 市場(chǎng)論壇. 2019(03)
[2]高質(zhì)量中厚板生產(chǎn)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀和前景[J]. 王國(guó)棟. 軋鋼. 2019(01)
[3]智能制造助力鋼鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步[J]. 王新東,閆永軍. 冶金自動(dòng)化. 2019(01)
[4]新時(shí)代鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展之路[J]. 李新創(chuàng). 鋼鐵. 2019(01)
[5]基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的板形模式識(shí)別模型[J]. 宋明明,王東城,張帥,徐揚(yáng)歡,劉宏民. 鋼鐵. 2018(11)
[6]冷軋帶鋼虛擬儀器板形測(cè)控系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 楊利坡,于華鑫,張永順,劉宏民. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2018(14)
[7]基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的彎輥力預(yù)設(shè)定模型研究與應(yīng)用[J]. 田寶亮,牛培峰. 礦冶工程. 2018(01)
[8]基于FOA優(yōu)化SOM-RBF的壓力傳感器溫度補(bǔ)償研究[J]. 楊松,李開(kāi)林,胡國(guó)清,周永宏,鄒崇. 儀表技術(shù)與傳感器. 2018(02)
[9]基于小波消噪和優(yōu)化支持向量機(jī)的板形模式識(shí)別[J]. 吳忠強(qiáng),康曉華,于丹琦. 中國(guó)機(jī)械工程. 2018(01)
[10]基于優(yōu)化終端滑模模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的板形模式識(shí)別[J]. 吳忠強(qiáng),康曉華,于丹琦. 礦冶工程. 2017(05)
博士論文
[1]基于GAPSO-BP算法的高階板形在線模式識(shí)別及其檢測(cè)系統(tǒng)[D]. 陳飛.燕山大學(xué) 2016
[2]冷帶軋機(jī)板形智能識(shí)別與智能控制研究[D]. 張秀玲.燕山大學(xué) 2003
碩士論文
[1]冷軋板形缺陷識(shí)別的免疫遺傳RBF-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法[D]. 張濤.遼寧科技大學(xué) 2014
[2]基于人工智能的冷帶軋機(jī)板形模式識(shí)別與控制[D]. 逄宗鵬.燕山大學(xué) 2010
本文編號(hào):3131280
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