可拓理论在RBF神经网络研究中的应用

论文摘要

神经网络用黑箱模型模拟错综复杂的变量关系,建模结果较好地满足了工业应用的需求,获得了广泛的应用,但其缺乏对信息的有效描述。可拓理论以基元理论为信息表征基础,以可拓方法论为指导,旨在解决矛盾问题,是哲学、数学和工程学的交叉性横断学科。本文融合可拓理论和神经网络,展开可拓神经网络的研究,主要研究内容如下：1、从可拓学的基元理论入手,将可拓距离、可拓变换融合到RBF神经网络研究中,规范了算法流程描述,提出了基于可拓理论的RBF神经网络(ERBF)算法。采用UCI数据库中的数据集,分别验证了算法在解决分类和聚类问题上的可行性和有效性。2、在对选择性神经网络集成技术研究的基础上,以ERBF为子网,对基于误差曲线的差异度定义进行修改,采用Manhattan距离代替常用的欧式距离来修正基于子网输出的差异度公式,构建新的集成神经网络。用UCI数据集对其进行验证,实验结果表明,新方法具有更高的实用性。3、基于.Net Framework、OO、COM以及设计模式等相关技术,开发出了基于可拓理论的集成神经网络平台,用于实验研究。同时,通过中石化某分厂PTA溶剂系统的实际建模,为该厂生产预测、操作优化、节能减排提供技术支持。建模结果证实了算法在过程工业领域的实用价值。该系统界面友好、功能明确,具有较高的可移植性。研究结果表明：将可拓学引入到化学工程、过程自动化和智能工程领域,有利于完善和发展过程系统工程方法,提高工业自动化系统的分析和应用能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 论文章节结构
• 第二章 神经网络和可拓理论
• 2.1 神经网络
• 2.1.1 人工神经网络的发展
• 2.1.2 RBF模型及其学习算法
• 2.1.3 神经网络集成
• 2.1.4 选择性神经网络集成
• 2.2 可拓理论
• 2.2.1 基元理论
• 2.2.2 可拓分析
• 2.2.3 可拓变换
• 2.2.4 可拓集合
• 2.2.5 关联函数
• 2.2.6 可拓方法与可拓工程
• 2.3 本章小结
• 第三章 ERBF的研究及其工业应用
• 3.1 基于可拓理论的RBF神经网络
• 3.1.1 RBF神经网络
• 3.1.2 第二类可拓神经网络
• 3.1.3 基于可拓理论的RBF算法
• 3.2 算法验证
• 3.2.1 分类问题
• 3.2.2 回归问题
• 3.3 工业应用
• 3.3.1 PTA溶剂系统生产过程分析
• 3.3.2 PTA溶剂系统建模与仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 神经网络集成设计与软件实现
• 4.1 选择性神经网络集成
• 4.1.1 个体网络生成
• 4.1.2 子网选择
• 4.1.3 结论生成
• 4.1.4 仿真实例
• 4.2 集成平台的开发
• 4.2.1 系统需求分析
• 4.2.2 系统架构
• 4.2.3 关键技术介绍
• 4.2.4 平台实现结果
• 4.3 平台的实用性分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书