理论教育 径向基函数网络模型在大坝环境水文地质研究中的应用

径向基函数网络模型在大坝环境水文地质研究中的应用

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:采用构建径向基函数网络模型,可以克服传统BP算法存在的上述缺陷。首先,需要确定基函数的中心Cij。在基函数中心Cj训练完成后,可求得归一化参数,即基函数的宽度δj。最常用的方法是,令其等于基函数中心与子样本集中样本模式之间的平均距离。即在确定基函数后,上式中的ES 是wij的函数,可用非线性最小二乘法求解。

径向基函数网络模型在大坝环境水文地质研究中的应用

在经典的BP算法中,采用预先给定中间层数的神经网络,先对每一个样本进行正反向计算,求得连接权和偏差;然后,对两者进行修正。已有的研究表明,此算法存在收敛速度比较慢、且有关网络的建立还受主观因素影响等不足。此外,此算法对权值的调整采用了梯度下降法,因而还存在陷入局部极小的可能。采用构建径向基函数网络模型,可以克服传统BP算法存在的上述缺陷。该模型根据数据自动增加网络中间层数以达到精度要求,并且只对少量的权值进行调整。因此,其相应算法具有学习速度快、推广能力强,还会避免陷入局部极小的问题等特点。

4.4.2.1 模型结构

式中:σj为隐含层单元基函数的宽度。

相应输出层单元的输出为

4.4.2.2 RBF ANN的训练算法(www.daowen.com)

由式(4.4.1)~式(4.4.3)可知,在RBF ANN网络中,隐含层执行的是一种固定不变的非线性变换,而相关参数如Cjk,δj,wij等则需通过学习和训练来确定。有关过程如下(杨建强,2001)。

首先,需要确定基函数的中心Cij。相关步骤:①基函数中心Cj初始化,通常将基函数中心的初值设为最初的L 个训练样本的值;②将所有样本模式按最近的基函数中心Cj进行分组,并确定属于Cj的子样本集θj;③重新计算Cjk;④若基函数中心Cjk不再变化,则停止训练,基函数中心Cj的稳定值即为所求;否则转向②,重新计算Cjk,直到稳定为止。

在基函数中心Cj训练完成后,可求得归一化参数,即基函数的宽度δj。该参数表示与每个中心相联系的子样本集中样本散布的一个测度。最常用的方法是,令其等于基函数中心与子样本集中样本模式之间的平均距离。即

在确定基函数后,上式中的ES 是wij的函数,可用非线性最小二乘法求解。

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