1.基于六阶B-样条小波神经网络的史密斯预估补偿方法,步骤如下:(1)设实际被控对象为:
其中x代表系统状态量,u代表输入量,(2)将式(1)进行离散化处理,得到:其中Tn为采样时刻,Tn+1-Tn为系统状态量x的采样间隔,n=0,1,2,3...,(3)根据实际情况取定u值,根据模型精度要求取定一个常值Δx,(4)当x每增加Δx时,即x(Tn+1)-x(Tn)=Δx时,记录下ΔTn=Tn+1-Tn值,(5)由记录的ΔTn值,计算yn=Δx/ΔTn,得到学习样本yn,记录学习样本总数,(6)将得到的学习样本编列成向量Y:(7)六阶B-样条小波神经网络输入层权值2J为:其中α为根据式(1)中f(x,u)的带宽所确定的滤波带宽系数且α≥1,(8)六阶B-样条小波神经网络隐层为尺度函数φ(x),其傅里叶变换形式:其中ω为角频率,对式(5)中的 进行傅里叶反变换,得到φ(x):(9)由
I0≤h≤I1 (7)
得到六阶B-样条小波神经网络隐层节点数h,其中, 区间[m,n]为需要覆盖的训练区间,(10)由尺度函数φ(x)得到矩阵Φ:J J
其中矩阵行数为学习样本总数,列数为隐层节点数h,φJ,K(x)=φ(2x-K),2为输入层权值,K∈[I0,I1],(11)采用迭代方法求取输出层权值:
1.随机设定一组神经网络输出层权值,获得输出层权值组成的初始向量为C1,这里下角标1代表迭代第一步的输出层权值,
2.设Ck表示第k步迭代的输出层权值,将Ck带入式(9)计算出第k步的误差Ek:Ek=Y-Φ·Ck (9)
3.设定迭代结束阈值ε,判断式(10)是否成立,其中 代表Ek的欧几里得范数,
4.如果式(10)不成立,则将式(9)中得到的Ek带入式(11)Ck+1=Ck+A·Ek (11)计算Ck+1的值,并回到式(9)计算下一步的误差,其中矩阵A为误差反馈系数:A=λA(ΦT·Φ)-1ΦT (12)其中T代表矩阵的转置,λA为一个常数:|1-λA|<1 (13)
5.当式(10)成立时,迭代结束,得到输出层权值向量Co,(12)设迭代得到的输出层权值向量Co可以表示为:其中N=1,2,3...,则由此得到六阶B-样条小波神经网络表达式fne(t):其中t为自变量时间,β∈[1,N],(13)将计算得到的fne(t)进行拉普拉斯变换后乘以 得到最终的史密斯预估补偿器的数学模型,其中s为复变量,τ0为滞后时间。