第 18 卷 第 2 期
Vol. 18 No. 2
控 制 与 决 策
Control and D ecision
2003 年 3 月
M ar. 2003
文章编号: 100120920
(
2003
)
0220233204
带优选聚类算法的
RBF
网络辨识器及应用
刘铁男, 段玉波, 刘志德, 谢爱华, 张 航
(
大庆石油学院 自动化与控制工程系, 黑龙江 大庆 163318
)
摘 要: 以
RBF
神经网络为模型框架, 解决非线性系统的辨识问题。针对
RBF
网络的结构辨识问题, 提
出一种优选聚类算法, 并用该算法, 依据输入样本优选确定
RBF
神经网络的隐含层节点个数, 采用新型
二阶递推学习算法估计
RBF
网络中的参数和权值。上述混合算法, 同时解决了
RBF
网络结构和参数辨
识问题, 大大提高了
RBF
网络的建模和预测精度。应用实例表明了所提出方案的有效性。
关键词:
RBF
神经网络; 优选; 聚类算法; 辨识; 二阶学习算法
中图分类号:
TP
18 文献标识码:
A
RBF network identif ier with optimal selection
cluster algorithm and its application
L IU T ie
2
nan
,
DUA N Y u
2
bo
,
L IU Z hi
2
de
,
X IE A i
2
hua
,
ZH A N G H ang
(
Departm ent of A utomation and Control Engineering
,
Daqing Petroleum Institute
,
Daqing
163318,
China
)
Abstract
:
A model of RBF neural network
(
RBFNN
)
is fram ed to so lve the p roblem of identification of
nonlinear system s
.
In order to realize the structure identification of RBFNN
,
a kind of op tim al selection
cluster algorithm is p ropo sed
.
By this algo rithm
,
it is op tim ally gained the hidden layer node num ber of
RBFNN in term s of input samp les
.
The structure and param eters identification problem s of RBFNN are
sim ultaneously so lved
,
so that the modeling and prediction p recision of RBFNN are no tably raised
.
The
app lication examp le show s the validity of the schem e
.
Key words
:
RBF neural netwo rk
;
Op tim al selection
;
Cluster algo rithm
;
Identification
;
Second
2
order
learning algorithm
1
引 言
近年来, 由于径向基函数神经网络
(
RBFNN
)
具
有拓扑结构简单和易于学习训练等优点, 已广泛应
用于模式识别、函数逼近、信号处理、系统建模和控
制等领域。但是如何通过合理提取输入样本的特征
并对其有效聚类, 从而确定
RBFNN
隐含层节点个
数, 以及如何进一步提高网络的辨识精度和泛化能
力, 是值得致力研究的课题。
为了解决
RBFNN
的结构辨识问题, 首先给出
一个控制聚类合理性函数
F
和一种优选聚类算法,
并基于该算法对输入样本的聚类过程进行优化; 然
后取聚类的组数作为
RBFNN
隐含层节点的个数,
同时计算出
RBF
参数的初值。这为进一步精确辨识
RBF
的参数和网络的权值提供了可靠的基础。为了
保证网络具有很好的分类能力和泛化能力, 通过多
目标决策方法调整函数
F
的阈值, 在二者之间进行
有效折衷。采用文献[1, 2]提出的具有二阶收敛速度
的新型递推学习算法, 进一步改善
RBFNN
参数以
收稿日期: 2002201229; 修回日期: 2002207201。
基金项目: 黑龙江省自然科学基金资助项目
(
A
01214
)
; 黑龙江省教育厅科研基金资助项目
(
9551031
)
。
作者简介: 刘铁男
(
1945—
)
, 男, 黑龙江青岗人, 教授, 从事非线性系统辨识、预测、滤波和控制等研究; 段玉波
(
1951—
)
,
男, 黑龙江木兰人, 教授, 博士生导师, 从事油气田集输系统及自动化研究。