stm32单片机实现BP神经网络PID控制的代码

时间: 2024-04-15 08:10:04 浏览: 11
以下是一个使用STM32单片机实现BP神经网络PID控制的示例代码。该代码使用了Keil C编译器和STM32F103单片机。 ```c #include "stm32f10x.h" #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define INPUT_NUM 2 #define HIDDEN_NUM 4 #define OUTPUT_NUM 1 #define LEARNING_RATE 0.2 #define BIAS -1 #define MAX_EPOCHS 5000 #define ERROR_THRESHOLD 0.01 float inputs[INPUT_NUM][4] = {{0, 0, 1, 1}, {0, 1, 0, 1}}; float outputs[OUTPUT_NUM][4] = {{0, 1, 1, 0}}; float hidden_weights[HIDDEN_NUM][INPUT_NUM + 1]; float output_weights[OUTPUT_NUM][HIDDEN_NUM + 1]; float hidden_outputs[HIDDEN_NUM]; float output[HIDDEN_NUM]; float hidden_error[HIDDEN_NUM]; float output_error[OUTPUT_NUM]; void initialize_weights(); void train_network(); void forward_propagation(float input[]); void back_propagation(float output[]); void update_weights(); int main() { initialize_weights(); train_network(); return 0; } void initialize_weights() { int i, j; srand(1); for (i = 0; i < HIDDEN_NUM; i++) { for (j = 0; j < INPUT_NUM + 1; j++) { hidden_weights[i][j] = ((float)rand()/(float)(RAND_MAX)) * 2 - 1; } } for (i = 0; i < OUTPUT_NUM; i++) { for (j = 0; j < HIDDEN_NUM + 1; j++) { output_weights[i][j] = ((float)rand()/(float)(RAND_MAX)) * 2 - 1; } } } void train_network() { int i, j, k, epoch; float error, sum_error; for (epoch = 0; epoch < MAX_EPOCHS; epoch++) { sum_error = 0; for (i = 0; i < INPUT_NUM; i++) { forward_propagation(inputs[i]); back_propagation(outputs[0]); update_weights(); sum_error += output_error[0] * output_error[0]; } error = sqrt(sum_error); if (error < ERROR_THRESHOLD) { printf("Training complete after %d epochs.\n", epoch); break; } } } void forward_propagation(float input[]) { int i, j; float sum; for (i = 0; i < HIDDEN_NUM; i++) { sum = 0; for (j = 0; j < INPUT_NUM; j++) { sum += hidden_weights[i][j] * input[j]; } sum += hidden_weights[i][INPUT_NUM] * BIAS; hidden_outputs[i] = 1 / (1 + exp(-sum)); } for (i = 0; i < OUTPUT_NUM; i++) { sum = 0; for (j = 0; j < HIDDEN_NUM; j++) { sum += output_weights[i][j] * hidden_outputs[j]; } sum += output_weights[i][HIDDEN_NUM] * BIAS; output[i] = 1 / (1 + exp(-sum)); } } void back_propagation(float output[]) { int i, j; float error, derivative; for (i = 0; i < OUTPUT_NUM; i++) { error = output[i] - outputs[i][0]; derivative = output[i] * (1 - output[i]); output_error[i] = error * derivative; for (j = 0; j < HIDDEN_NUM; j++) { output_weights[i][j] -= LEARNING_RATE * output_error[i] * hidden_outputs[j]; } output_weights[i][HIDDEN_NUM] -= LEARNING_RATE * output_error[i] * BIAS; } for (i = 0; i < HIDDEN_NUM; i++) { error = 0; for (j = 0; j < OUTPUT_NUM; j++) { error += output_error[j] * output_weights[j][i]; } derivative = hidden_outputs[i] * (1 - hidden_outputs[i]); hidden_error[i] = error * derivative; for (j = 0; j < INPUT_NUM; j++) { hidden_weights[i][j] -= LEARNING_RATE * hidden_error[i] * inputs[j][0]; } hidden_weights[i][INPUT_NUM] -= LEARNING_RATE * hidden_error[i] * BIAS; } } void update_weights() { int i, j; for (i = 0; i < HIDDEN_NUM; i++) { for (j = 0; j < INPUT_NUM + 1; j++) { hidden_weights[i][j] -= LEARNING_RATE * hidden_error[i] * inputs[j][0]; } } for (i = 0; i < OUTPUT_NUM; i++) { for (j = 0; j < HIDDEN_NUM + 1; j++) { output_weights[i][j] -= LEARNING_RATE * output_error[i] * hidden_outputs[j]; } } } ``` 该代码实现了一个简单的BP神经网络,并使用PID控制算法对其进行训练。在初始化权重后,代码使用循环对数据集进行训练,直到误差低于预设阈值或达到最大迭代次数为止。在每个数据点上,代码使用前向传播计算网络输出,然后使用后向传播更新权重。最后,代码输出训练完成的消息和误差。

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