2023年数学建模A题第二问

发布 2020-05-19 13:19:28 阅读 4529

4.1 .1一、 算法步骤。

一、 初始化。

依据实际问题(输入变量和输出变量的个数)给出网络连接结构,随机的设置所以连接权值为任意小。

二、 提供训练样本。

如果输入变量为个,输出变量为个,则每个训练样本形式为。这里是输入为时的期望输出。

三、 计算实际输出。

利用非线性函数。

逐级计算各层节点(不包括输入层)的输入值,令最后的输出为。

四、 权值调整[

用递归方法从输出节点开始返回到隐层节点,按下式调整权值。

这里是上层第节点的输出。若是输出层节点,则,若是隐层节点,则,其中是节点所在层次的下层次的所有节点。有时为了收敛速度快些,可增加一个冲量项,是权值变得平滑些,即。

5)返回第二步,重复执行,直到达到满意飞误差。

(6)数据处理的结果如下表所示:

对于红葡萄酒品质的鉴定,功采集了11个指标数据作为输入数据。本文中,红葡萄酒品质功分为8类,及从1类到8类,类的数量越大,品质越好。表1为对11个指标的解释。

表1 输入数据介绍。

原始输出数据为1,2,3,4,5,6,7,8分别代表红葡萄酒品质的8个级别,但是在matlab运行中对结果进行编码,采用二进制数描述1到8六个数据。如下表所示。

表2 输入数据介绍。

模型建立和运算的过程采用matlab神经网络图形工具箱,bp网络形式为11个输入节点,隐层节点选择了7个数据用以比较网络效果,输出结果为三个二进制数据。为了使bp网络实现快速收敛,第一层节点采用tansig传递函数,使输入数据经过第一层节点之后变为的标准数据,第二层节点采用purelin传递函数,主要是为了使训练速度变快。

测试数据为360组红葡萄酒的数据,红葡萄酒品质分布情况分别为:级别一8份,占2.22%;级别二40份,占11.

11%;级别三100份,占27.78%;级别四100份,占27.78%;级别五100份,占27.

78%;级别六12份,占3.33%。

当隐层节点为时,bp网络训练曲线和验证结果如下所示。

表3 隐层节点为15时原始数据和网络计算数据。

表4 隐层节点为35时原始数据和网络计算数据。

图2 隐层节点为15时网络训练曲线。

图3 隐层节点为35时网络训练曲线。

为了分析隐层节点选取数量对网络效果的影响,网络训练中隐层节点一共选取了七次,下表列出了各种隐层节点选择数量和相应的训练步数和准确率。

表5 隐层节点数量与网络性能。

从表5可以看出隐层节点为20的时候,训练步数最多,准确率也不高,实际应用隐层节点不应该选取20.当隐层节点选取为35和40的时候,虽然训练步数最少,但是准确率不高,同时隐层节点数量增多,会增加网络训练时间,所以隐层节点35和40不适合实际应用。当隐层节点为和30时,训练步数和准确率都可以接受,在实际应用中,可以由应用的情况划分,比如网络要求为快速收敛,则可以选择隐层节点为和30,如果应用中需要将程序放入单片机,则要求网络简单,这时候选择隐层节点数为10和15比较合适。

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数学建模第二问

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