基于協(xié)同進(jìn)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法的研究與應(yīng)用.pdf

1、像天氣預(yù)報(bào)一樣，空氣質(zhì)量狀況評價結(jié)果的發(fā)布，為廣大民眾增加了一個了解未來一段時間空氣質(zhì)量情況的渠道，通過這一渠道，市民可以了解空氣質(zhì)量狀況，以便合理安排自己的工作和出行。此外，各企業(yè)可以根據(jù)空氣質(zhì)量狀況，適當(dāng)調(diào)整工廠生產(chǎn)，以此協(xié)助國家和地方環(huán)境保護(hù)部門采取削減、控制污染物排放量的措施，防止或減少污染事件的發(fā)生。決定空氣質(zhì)量狀況的因素很多，根據(jù)我國空氣污染特點(diǎn)和污染防治重點(diǎn)，目前計(jì)入空氣污染的指標(biāo)有空氣中可吸入顆粒物、二氧化硫和氮氧化物，

2、由于這三項(xiàng)指標(biāo)與評價結(jié)果間并沒有直接的線性關(guān)系，同時存在著明顯的非線性特征，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)恰好能夠很好的應(yīng)用于非線性問題，并具有較好的實(shí)驗(yàn)效果，因而在此使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來進(jìn)行空氣質(zhì)量狀況評價。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是大量的神經(jīng)元相互連接，通過模擬人的大腦處理信息的方式進(jìn)行并行處理和非線性轉(zhuǎn)換的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)能力。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于故障診斷、模式識別、水文預(yù)報(bào)等領(lǐng)域。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)尤其是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有逼

3、近任意非線性映射的能力，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的建模與辨識，通過大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練獲得網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在模式，進(jìn)而用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型來進(jìn)行評價。在實(shí)際應(yīng)用中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也暴露出了一些自身固有的缺陷：權(quán)值的初始化是隨機(jī)的，容易陷入局部極小，并且學(xué)習(xí)過程中隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目和其它網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的選擇要根據(jù)使用者的經(jīng)驗(yàn)來確定，收斂時間過長等。而遺傳算法具有良好的全局搜索能力，并且搜索不依賴于梯度信息，本文利用遺傳算法的優(yōu)勢來彌補(bǔ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的一些固有缺陷，將兩者

4、進(jìn)行結(jié)合來解決評價問題。 本文致力于研究基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空氣質(zhì)量評定模型的構(gòu)建及應(yīng)用問題，目的是利用遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)系進(jìn)行協(xié)同進(jìn)化，以達(dá)到對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化效果，避免神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)陷入局部極小，提高模型的評價精度。主要工作為： 1.通過分析影響空氣質(zhì)量狀況的多種因素，找出決定空氣質(zhì)量狀況的主要因素，建立了空氣質(zhì)量狀況評定模型的評定指標(biāo)體系，為下一步進(jìn)行空氣質(zhì)量狀況的評定打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2.構(gòu)建了基于B

5、P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空氣質(zhì)量狀況評價模型，并使用matlab軟件予以實(shí)現(xiàn)。將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種輸入/輸出的高度非線性映射，構(gòu)建空氣質(zhì)量狀況評價模型，通過網(wǎng)絡(luò)的多次訓(xùn)練，抽取輸入與輸出之間內(nèi)在的非線性映射關(guān)系，進(jìn)而建立BP網(wǎng)絡(luò)模型，并將訓(xùn)練好的模型用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。 3.使用遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同進(jìn)化，構(gòu)建基于遺傳算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)空氣質(zhì)量狀況評價模型。針對BP·神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)固有的缺陷，僅僅靠本身的改進(jìn)難以從根本上解決問題并容易陷入局部最優(yōu)，遺