基于BP网络优化算法研究

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BP(Back Proragation)网络是人工神经网络模型中最典型、应用最广泛的一种网络模型。然而,BP网络网络结构的确定目前还没有一个固定的模式;其学习算法目前虽然有很多的改进,但还是难以摆脱易陷入局部极小点、收敛速度慢等缺点,这些问题严重影响了BP网络的性能和其应用的推广。本论文提出了一种基于嵌套的分式线性BP网络双遗传优化学习算法,对标准BP算法预测精度较低的问题做了一定的改善。改进算法的具体内容分为以下3部分:1.分类。假设输出神经元个数只有一个,把训练样本和检验样本根据输出神经元的大小进行分类。从训练样本和检验样本的实际考虑,这里规定一个原则:对于给定样本集,使得分类后的每一类训练样本的个数基本相同,每一类检验样本的个数相差不大。并且使得符合上述原则的分类类别数假定为最优类别数。这样我们就得到了最优分类,本文预测模型选取最优分类为4。2.训练。对于已经分好类的每一类样本,看成一个独立的样本集,再用神经网络对其进行训练。在进行训练前,对BP网络进行了一系列改进:采用二进制编码遗传算法对网络结构,即隐含层神经元个数进行优化,在得到最优网络结构后,把隐含层线性输入函数改进为分式线性输入函数,并且采用实数编码遗传算法对网络的初始权值和阈值进行优化,最终得到训练后的网络。3.预测。由于本文讨论的分类类别数较少,可以把预测样本带到所有类中进行检验,得到那个最优的预测值及所属的类别。通过仿真实验,以预测样本41号和42号为例,可得仿真结果如下:如表4所示,在第一类中实际输出值与期望输出值误差最小,因此样本41和42属于第一类,与实际情况相符合。由表5可知,本文改进算法预测值的相对误差只有1.56%和3.92%,相对于其他优化算法来说优化精度非常高,对于实际需求中高精度要求的问题解决有着重要的实际意义。
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