基于FPGA的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)估計器的設(shè)計.pdf

1、隨著禽畜業(yè)的發(fā)展，為了有效控制畜舍廢氣的排放，許多禽畜養(yǎng)殖場均使用傳感器對場內(nèi)幾種主要的污染氣體進(jìn)行濃度檢測，通過測量的數(shù)據(jù)對超標(biāo)的廢氣進(jìn)行一定的處理。為了保證控制的可靠性，防止因傳感器的故障產(chǎn)生錯誤測量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致現(xiàn)場做出錯誤的氣體處理，需要對測得的一些較為關(guān)鍵性的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤時，需要采取一定手段，對錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)。 本文設(shè)計了一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)估計器，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的及時處理，對錯誤的測量數(shù)據(jù)重新進(jìn)行

2、估算，得出與實際數(shù)據(jù)較接近的數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場控制系統(tǒng)在傳感器出現(xiàn)故障時做出合理的處理提供依據(jù)。 首先，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法結(jié)構(gòu)的角度考慮，研究了基于信息熵的估計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱結(jié)點數(shù)目的方法，通過劃分決策樹，對估計器中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱含層的數(shù)目進(jìn)行了估算，有效提高了該估計器的性能。其次，從硬件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化角度入手，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中激勵函數(shù)的硬件實現(xiàn)方式進(jìn)行了比較研究，找出較合理的設(shè)計方案。最后，該估計器采用自頂向下的設(shè)計方法，通過FPGA硬件技術(shù)，利用Al

3、tera公司低成本的Cyclone系列EPlC6Q240C8芯片全硬件實現(xiàn)該估計器。 為了測試該估計器的性能，本設(shè)計對某一飼養(yǎng)場的氨氣濃度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理。在實驗過程中，該估計器能有效的識別出失真數(shù)據(jù)，并且其估算結(jié)果能夠較好的逼近真實數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明：該估計器的運行頻率達(dá)到了33MHz，最大誤差達(dá)到了7.8％，基本能滿足測控系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)誤差的要求，可以應(yīng)用到實際系統(tǒng)中去，進(jìn)一步提高測控系統(tǒng)的測控精度以及可靠性，具有重要