基于改进遗传算法的小波神经网络控制器的研究.pdf

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1、控带lJ理论与用自动化技术与应用》2012年第31卷第2期基于改进遗传算法的小波神经网络控制器的研究★宋清昆．高健凯，丁然。王宏伟(哈尔滨理工大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：小波神经网络是一种引入小波分析理论的前馈型神经网络，其与遗传算法的结合可以得到一种拥有良好全局优化搜索和良好局部时频特性的学>-J~ll练途径。本文提出了一种基于改进遗传算法的小波神经网络控制器，此方法可以克服基本遗传算法收敛速度慢，容易陷入“早熟”收敛，计算稳定性不好等一系列问题，进一步提高了小波神经网络控制器的性能

2、。最后通过二级倒立摆仿真和实物控制，证明了控制器的有效性。关键词：小波神经网络；改进遗传算法；二级倒立摆中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1003—7241(2012)02—0001—06ResearchofWaveletNetworkControllerbasedonImprovedGenetic,AlgorithmSONGQing·kun，GAOJian-kai，DINGRan，WANGHong-wei(AutomationCollege，HarbinUniversityofScience

3、andTechnology，Harbin150080China)Abstract：Waveletneuralnetworkisakindoffeedforwardneuralnetworkintroducingwaveletanalysistheory．Thecombinationwithgeneticalgorithmcangetthewayoflearningandtrainingincludingthegoodglobaloptimizationandthelocalperformanceinbot

4、htimeandfrequencyfields．Awaveletneuralnetworkcontrollerbasedonimprovedgeneticalgorithmisproposedinthispaper．Thismethodcanovercometheseriesofproblemsofthebasicgeneticalgorithmsuchasslowconvergencespeed，easytogetinto“premature’’convergenceandthepoorcalculat

5、ionstabilityetc，thentheperfor—manceofthewaveletneuralnetworkcontrollerhavefurtherimproved．Finally，thecontroller’Seffectivenessisdemon—stratedthroughthesimulationandtherealcontrolwiththedoubleinvertedpendulum．Keywords：waveletnetwork；improvedgeneticalgorith

6、m；doubleinvertedpendulum1引言更加灵活的函数逼近能力和更强的容错能力。此外，网人工神经网络(Artificialneuralnetwork，ANN)具络权系数线性分布与学习目标函数的凸性，使网络的训有自组织，自适应，自学习的能力。而小波分析是于上练过程从根本上避免了局部最优化等问题【3，引。世纪八十年代以傅里叶分析为基础所取得的突破性发由于传统的小波神经网络具有以误差反向传播算展，其良好的局部时一频域特性与多尺度分辨能力可以法选择参数依据的不足[，为了克服这一问题，可以选择很好的提

7、高神经网络的性能。遗传算法来对小波神经网络进行优化。两者的结合，可小波神经网络(WaveletNeuralNetworks，WNN)以得到一种拥有良好的全局优化搜索和局部优化求解便是引入小波分析理论的一种前馈型神经网络，其用小性能的学习训练途径。但是遗传算法一般有收敛速度波基函数代替传统的Sigmoid函数f，-1。由于平移和伸慢，计算的稳定性不好，容易陷入“早熟”收敛等问题，缩因子的引入，使得小波神经网络具有更多的自由度、因此本文提出一种改进遗传算法应用于小波神经网络。·基金项目：黑龙江省自然科学基金(

8、编号F20083O)；国家重点基2小波神经网络础研究发展计划(973计划)(编号2009CB220107)2。1小波分析理论收稿日期：2011—09—05自动化技术与应用2012年第31卷第2期控制理论与应用ControlTheoryandApplications设存在函数lf，(f)∈(尺)满足容许性条件[]：c等⋯(1)其中nJ，bJ分别为小波函数的伸缩因子和平移因式中(∞)为v，(f)的Fourier变换，则称(f)是基