2.2RBF神经网络原理
RBF网络是一种典型的局部逼近神经网络,它不像全局逼近神经网络那样,对每个输入输出数据对、每一个权值均需要调整,而是调整对输出有影响的少量几个权值,从而使局部逼近网络在逼近能力和学习速度方面有明显的优势[5]。
该RBF网络结构为8-20-1形式。输入层8个节点只是传递输入信号到隐层,隐层20个单元通过径向基函数实现变换后输出到输出层。输出层节点只是简单的线性函数。最常用的径向基函数是高斯核函数(Gaussian kernel function),如式(1)所示。
其中,uj是j个隐层节点的输出,X=(x1,x2,…,xn)T是输入样本,Tj是高斯函数的中心值,σj是标准化常数,即径向基宽度,M是隐层节点数。节点的输出范围在0和1之间,且输入样本越靠近节点的中心,输出值越大。
网络的输出yi为隐层节点输出uj的线性组合,如式(2)所示。
2.3训练方法
由式(1)可知,该网络要学习的参数有3类:RBF的中心、宽度和连接权重。可以分别训练,也可同时进行。在隐节点数确定的情况下,采用遗传算法同时训练中心Tj、宽度σj以及隐层与输出层的连接权重Wij。
遗传算法是模拟生物进化过程的计算模型。它对包含可能解的群体反复使用选择、交叉和变异操作,不断生成新的群体,使种群不断进化。当输入节点较多时,该算法比传统BP算法的全局最优性更佳,速度更快[6]。算法的适应度函数见式(3)。
其中,N为样本数量,M为隐层节点数,b为待定系数(一般取较大的值,以保证适应度大于零),d为期望的输出,y为网络的实际输出。
择概率S(j)见式(4)。其中,fj表示个体j的适应度。S为群体规模。
文中采用单点交叉,将两个基因串对应交叉位的值相结合生成新的基因串。
重复选择交叉和变异操作,直到网络达到精度要求。