BP神经网络课程设计

智能控制bp课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能控制的基本原理，掌握BP（反向传播）算法的核心概念；2. 学生能运用所学知识，设计并实现简单的智能控制系统；3. 学生了解智能控制在现实生活中的应用，能举例说明。

技能目标：1. 学生能运用编程软件，如Python，实现BP算法；2. 学生具备分析问题、设计智能控制系统并解决实际问题的能力；3. 学生能通过实验和数据分析，评估智能控制系统的性能。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对智能控制技术的兴趣，增强对科学研究的热情；2. 学生形成合作、探究的学习态度，培养团队精神和解决问题的能力；3. 学生认识到智能控制技术在我国科技发展中的重要性，增强国家荣誉感。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生通过实际操作，掌握智能控制的基本原理和方法。

学生特点：学生具备一定的编程基础，对智能控制感兴趣，具备初步的问题分析能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，培养学生的创新能力和实际操作能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学设计和评估中实现教学目标的有效达成。

二、教学内容1. 智能控制概述- 了解智能控制的发展历程- 掌握智能控制的基本概念和分类2. BP算法原理- 学习神经网络的基本结构- 理解BP算法的工作原理和步骤- 掌握误差反向传播的计算方法3. 智能控制系统设计- 学习智能控制系统的设计方法和步骤- 分析实际案例，了解智能控制系统在各个领域的应用4. 编程实践- 使用Python编程实现BP算法- 设计并实现简单的智能控制系统5. 系统性能评估- 学习性能评估的指标和方法- 通过实验和数据分析，评估智能控制系统的性能6. 案例分析与讨论- 分析典型智能控制案例，总结经验- 讨论智能控制技术的发展趋势和未来展望教学内容安排和进度：第1周：智能控制概述第2周：BP算法原理第3周：智能控制系统设计第4周：编程实践第5周：系统性能评估第6周：案例分析与讨论本教学内容与课本紧密关联，按照教学大纲的安排，确保内容的科学性和系统性。

控制系统仿真与模型处理设计报告（采用BP神经网络完成非线性函数的逼近）1、题目要求：（1）确定一种神经网络、网络结构参数和学习算法。

（2）选择适当的训练样本和检验样本，给出选取方法。

（3）训练网络使学习目标误差函数达到0.01，写出学习结束后的网络各参数，并绘制学习之前、第100次学习和学习结束后各期望输出曲线、实际输出曲线。

绘制网络训练过程的目标误差函数曲线。

（4）验证网络的泛化能力，给出网络的泛化误差。

绘制网络检验样本的期望输出曲线和网络输出曲线。

（5）分别改变神经网络的中间节点个数、改变网络的层数、改变学习算法进行比较实验，讨论系统的逼近情况，给出你自己的结论和看法。

2、设计方案：在MATLAB中建立M文件下输入如下命令：x=[0:0.01:1];y=2.2*power(x-0.25,2)+sin(5*pi*x);plot(x,y)xlabel('x');ylabel('y');title('非线性函数');得到如下图形，即所给的非线性函数曲线图：构造一个1-7-1的BP神经网络，第一层为输入层，节点个数为1；第二层为隐层，节点个数为7；变换函数选正切s型函数(tansig)；第三层为输出层，节点个数为1，输出层神经元传递函数为purelin函数。

并且选Levenberg-Marquardt算法(trainlm)为BP网络的学习算法。

对于该初始网络，我们选用sim()函数观察网络输出。

继续在M函数中如下输入。

net=newff(minmax(x),[1,7,1],{'tansig','tansig','purelin'},'trainlm'); y1=sim(net,x);figure;plot(x,y,'b',x,y1,'r')title('期望输出与实际输出比较');xlabel('t');则得到以下所示训练的BP网络期望输出与实际输出曲线比较：应用函数train()对网络进行训练之前，需要预先设置训练参数。

神经网络课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解神经网络的基本概念、结构和功能，掌握神经网络的基本算法和应用，提高学生的科学素养和实际应用能力。

1.了解神经网络的基本概念和结构；2.掌握神经网络的基本算法和原理；3.了解神经网络在各个领域的应用。

4.能够运用神经网络解决实际问题；5.能够运用编程语言实现简单的神经网络模型；6.能够分析神经网络的性能和优化方法。

情感态度价值观目标：1.培养学生对和神经网络的兴趣和好奇心；2.培养学生勇于探索和创新的科学精神；3.培养学生关注社会发展和实际应用的责任感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括神经网络的基本概念、结构和算法，以及神经网络在各个领域的应用。

1.神经网络的基本概念：神经元、层、激活函数等；2.神经网络的结构：全连接神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等；3.神经网络的基本算法：前向传播、反向传播、梯度下降等；4.神经网络的应用：图像识别、自然语言处理、推荐系统等。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。

1.讲授法：用于讲解神经网络的基本概念、结构和算法；2.讨论法：引导学生分组讨论神经网络的应用场景和优化方法；3.案例分析法：分析典型的神经网络应用案例，如图像识别、自然语言处理等；4.实验法：让学生动手实现简单的神经网络模型，培养实际操作能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：神经网络相关教材，如《神经网络与深度学习》；2.参考书：提供神经网络相关的参考书籍，供学生自主学习；3.多媒体资料：制作神经网络的PPT、视频教程等，帮助学生形象理解；4.实验设备：提供计算机、编程环境、神经网络框架等，让学生动手实践。

五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，我们将采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。

BP神经网络实验报告一、引言BP神经网络是一种常见的人工神经网络模型，其基本原理是通过将输入数据通过多层神经元进行加权计算并经过非线性激活函数的作用，输出结果达到预测或分类的目标。

本实验旨在探究BP神经网络的基本原理和应用，以及对其进行实验验证。

二、实验方法1.数据集准备本次实验选取了一个包含1000个样本的分类数据集，每个样本有12个特征。

将数据集进行标准化处理，以提高神经网络的收敛速度和精度。

2.神经网络的搭建3.参数的初始化对神经网络的权重和偏置进行初始化，常用的初始化方法有随机初始化和Xavier初始化。

本实验采用Xavier初始化方法。

4.前向传播将标准化后的数据输入到神经网络中，在神经网络的每一层进行加权计算和激活函数的作用，传递给下一层进行计算。

5.反向传播根据预测结果与实际结果的差异，通过计算损失函数对神经网络的权重和偏置进行调整。

使用梯度下降算法对参数进行优化，减小损失函数的值。

6.模型评估与验证将训练好的模型应用于测试集，计算准确率、精确率、召回率和F1-score等指标进行模型评估。

三、实验结果与分析将数据集按照7:3的比例划分为训练集和测试集，分别进行模型训练和验证。

经过10次训练迭代后，模型在测试集上的准确率稳定在90%以上，证明了BP神经网络在本实验中的有效性和鲁棒性。

通过调整隐藏层结点个数和迭代次数进行模型性能优化实验，可以发现隐藏层结点个数对模型性能的影响较大。

随着隐藏层结点个数的增加，模型在训练集上的拟合效果逐渐提升，但过多的结点数会导致模型的复杂度过高，容易出现过拟合现象。

因此，选择合适的隐藏层结点个数是模型性能优化的关键。

此外，迭代次数对模型性能也有影响。

随着迭代次数的增加，模型在训练集上的拟合效果逐渐提高，但过多的迭代次数也会导致模型过度拟合。

因此，需要选择合适的迭代次数，使模型在训练集上有好的拟合效果的同时，避免过度拟合。

四、实验总结本实验通过搭建BP神经网络模型，对分类数据集进行预测和分类。

bp神经网络的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解BP神经网络的原理和基本结构，掌握其计算过程和应用场景。

2. 学会使用BP神经网络进行数据分类和预测，了解其优缺点。

3. 掌握调整BP神经网络参数的方法，提高网络的性能。

技能目标：1. 能够运用BP神经网络构建简单的模型，解决实际问题。

2. 熟练使用相关软件或编程语言实现BP神经网络的训练和预测。

3. 学会分析BP神经网络训练结果，优化网络结构和参数。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对人工智能技术的兴趣和好奇心，激发其探索精神。

2. 增强学生的团队协作意识，培养其在合作中解决问题的能力。

3. 使学生认识到BP神经网络在现代科技发展中的重要作用，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为信息技术或人工智能相关课程的拓展内容，适用于高年级学生。

学生特点：具备一定的编程基础和数学知识，对人工智能有一定了解，具有较强的学习能力和探索精神。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践，引导学生主动探索，培养学生解决问题的能力和团队协作精神。

通过本课程的学习，使学生能够将BP神经网络应用于实际问题，提高其解决复杂问题的能力。

教学过程中，关注学生个体差异，提供个性化指导，确保学习目标的达成。

二、教学内容1. 引言：介绍人工智能的发展历程，引出BP神经网络在现代科技中的应用价值。

- 章节：人工智能概述2. 理论知识：- BP神经网络基本原理：感知机、多层前馈神经网络、反向传播算法。

- 网络结构：输入层、隐藏层、输出层。

- 激活函数：Sigmoid、ReLU等。

- 学习算法：梯度下降法、动量法等。

- 章节：BP神经网络原理与结构3. 实践操作：- 搭建BP神经网络模型：使用相关软件或编程语言（如Python、MATLAB 等）实现。

- 数据集准备：分类问题、回归问题。

- 网络训练与优化：调整学习率、隐藏层节点数、迭代次数等参数。

- 预测与分析：评估模型性能，优化网络结构。

计算智能基础实验报告实验名称：BP神经网络算法实验班级名称：341521班专业：探测制导与控制技术姓名：***学号：********一、 实验目的1）编程实现BP 神经网络算法；2）探究BP 算法中学习因子算法收敛趋势、收敛速度之间的关系；3）修改训练后BP 神经网络部分连接权值，分析连接权值修改前和修改后对相同测试样本测试结果，理解神经网络分布存储等特点。

二、 实验要求按照下面的要求操作，然后分析不同操作后网络输出结果。

1）可修改学习因子2）可任意指定隐单元层数3）可任意指定输入层、隐含层、输出层的单元数4）可指定最大允许误差ε5）可输入学习样本（增加样本）6）可存储训练后的网络各神经元之间的连接权值矩阵；7）修改训练后的BP 神经网络部分连接权值，分析连接权值修改前和修改后对相同测试样本测试结果 。

三、 实验原理1BP 神经网络算法的基本思想误差逆传播(back propagation, BP)算法是一种计算单个权值变化引起网络性能变化的较为简单的方法。

由于BP 算法过程包含从输出节点开始，反向地向第一隐含层(即最接近输入层的隐含层)传播由总误差引起的权值修正，所以称为“反向传播”。

BP 神经网络是有教师指导训练方式的多层前馈网络，其基本思想是：从网络输入节点输入的样本信号向前传播，经隐含层节点和输出层节点处的非线性函数作用后，从输出节点获得输出。

若在输出节点得不到样本的期望输出，则建立样本的网络输出与其期望输出的误差信号，并将此误差信号沿原连接路径逆向传播，去逐层修改网络的权值和节点处阈值，这种信号正向传播与误差信号逆向传播修改权值和阈值的过程反复进行，直训练样本集的网络输出误差满足一定精度要求为止。

2 BP 神经网络算法步骤和流程BP 神经网络步骤和流程如下：1) 初始化，给各连接权{},{}ij jt W V 及阈值{},{}j t θγ赋予（-1,1）间的随机值；2) 随机选取一学习模式对1212(,),(,,)k k k k k k k n k n A a a a Y y y y ==提供给网络；3) 计算隐含层各单元的输入、输出；1n j ij i j i s w a θ==⋅-∑，()1,2,,j j b f s j p ==4) 计算输出层各单元的输入、输出；1t t jt j t j l V b γ==⋅-∑，()1,2,,t t c f l t q ==5) 计算输出层各单元的一般化误差；()(1)1,2,,k k t t tt t t d y c c c t q =-⋅-=6) 计算中间层各单元的一般化误差；1[](1)1,2,,q kk jt jt j j t e d V b b j p ==⋅⋅-=∑7) 修正中间层至输出层连接权值和输出层各单元阈值；(1)()k jt jt t j V iter V iter d b α+=+⋅⋅(1)()k t t t iter iter d γγα+=+⋅8) 修正输入层至中间层连接权值和中间层各单元阈值；(1)()kk ij ij j i W iter W iter e a β+=+⋅⋅(1)()kj j j iter iter e θθβ+=+⋅9) 随机选取下一个学习模式对提供给网络，返回步骤3），直至全部m 个模式训练完毕；10) 重新从m 个学习模式对中随机选取一个模式对，返回步骤3），直至网络全局误差函数E 小于预先设定的一个极小值，即网络收敛；或者，当训练次数大于预先设定值，强制网络停止学习(网络可能无法收敛)。

摘要随着社会的不断发展，经济制度在不断建立与完善，财政工作不仅面临着机遇，而且也面临着重大的挑战。

这主要体现在：一方面国家宏观经济调控需要财政职能的履行，另一方面，当下经济发展迅速，目前的一些财政工作已经难以再满足其发展需求。

因此，政府更加期望通过财政工作的预见性来辅助相关财政政策的制定实施，因此，财政收入预测是当前社会一个迫切需要的研究课题。

本文选取了1999年到2013年的财政数据，包括财政收入表和四种税收表，数据主要来源于广州市统计局的统计年鉴与泰迪智能科技有限公司。

本文旨在分析财政收入的影响因素及预测情况。

在研究财政收入影响因素之前，首先分析了四种税收的主要影响因素，因为税收在财政收入中所占比重很大，并且税收与地方财政收入政策的制定息息相关，因此本文细化了税收因素的分析，主要运用SAS软件，通过典型相关分析模型分别找到了影响四种税收的主要因素，另外也分别找出了影响全市税收的主要区域。

税收的细分研究，看似与文章脱节，实际上为广州市制定相应税收的政策都提供了一定的理论依据。

接着进行了本文的研究重点，即关于财政收入的预测，首先运用SAS软件通过主成分分析，成功将财政收入的17个指标降维，筛选出10个主要影响财政收入的指标。

最后，运用MATLAB 软件，通过BP神经网络[5]进行了预测，得到了2014与2015年的财政收入的预测值，并且与真实值对比，发现预测结果与真实值并不是相差很大。

本文成功的建立了财政收入的预测模型，为广州市制定相应的财政政策都提供了一定的理论依据。

关键词：财政预测典型相关主成分分析 BP神经网络AbstractWith the continuous development of the society, the economic system is constantly established and perfected, and financial work is not only faced with opportunities, but also faces major challenges. This is mainly reflected in: on the one hand, the national macroeconomic control needs the financial function of the implementation, on the other hand, the current rapid economic development, some of the current financial work has been difficult to meet their development needs. Therefore, the government is more hope that through the financial work of the foresight to assist the formulation and implementation of the relevant fiscal policy, therefore, the fiscal revenue forecast is an urgent need for the current research topic.This paper chooses the fiscal data from 1999 to 2013, including the fiscal revenue statement and four tax forms. The data mainly come from the Statistical Yearbook of Guangzhou Municipal Bureau of Statistics and Teddy Intelligent Technology Co., Ltd. This paper aims to analyze the influencing factors and forecasting of fiscal revenue. Before studying the influencing factors of fiscal revenue, the paper first analyzes the main influencing factors of the four kinds of taxes, because the tax revenue is very large in the fiscal revenue, and the tax is closely related to the formulation of the local fiscal revenue policy. Therefore, this paper elaborates the tax factor Analysis, the main use of SAS software, through the typical correlation analysis model were found to affect the four main factors of taxation, respectively, also found the main areas of the city's tax revenue. Tax segmentation research, seemingly out of line with the article, in fact, for the development of the corresponding tax policy in Guangzhou City have provided a certain theoretical basis. Then we focus on the research of this paper, that is, the forecast of fiscal revenue, the first use of SAS software through the principal component analysis, the success of the 17 indicators of fiscal revenue dimensionality, screening out 10 major factors affecting the main revenue. Finally, using MATLAB software, BP neural network is used to predict, and the forecast value of fiscal revenue in 2014 and 2015 is obtained. Compared with the real value, it is found that the predicted result is not very different from the real value. This paper has successfully established the forecasting model of fiscal revenue, which provides a theoretical basis for the formulation of the corresponding fiscal policy in Guangzhou.Key words: financial forecasting typical correlation principal component analysis BP neural network目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (1)§1绪论 (2)1.1研究背景及意义 (2)1.2研究问题概述 (3)1.3研究思路和行文框架 (3)§2税收的相关分析 (5)2.1数据的准备 (5)2.2数据预处理 (5)2.4税收相关关系的求解与结果分析 (10)2.5本章总结 (17)§3财政收入的主要因素分析 (18)3.1数据准备 (18)3.2主成分分析模型的建立 (18)3.3财政收入主要因素的求解与结果分析 (19)3.3本章总结 (22)§4 BP神经网络预测财政收入 (23)4.1数据准备 (23)4.2 BP神经网络模型建立 (23)4.3财政收入预测的求解与结果分析 (26)4.4本章总结 (29)§5研究结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)§1绪论1.1研究背景及意义财政收入体现了一个国家财力及经济发展状况。

基于BP神经网络的非线性函数拟合——程序设计说明程序设计说明：1.确定网络结构首先，需要确定BP神经网络的结构，包括输入层、隐藏层和输出层的节点数。

输入层的节点数由样本的特征数确定，隐藏层的节点数可以通过试验确定，输出层的节点数则由问题的要求确定。

2.初始化网络参数初始化网络的权值和偏置，可以使用随机数生成，初始值不能太大或太小。

权值和偏置的初始值会对模型的训练效果产生影响，一般可以根据问题的复杂程度来选择。

3.前向传播通过前向传播，将样本数据输入到神经网络中，并计算每个神经元的激活值。

激活函数可以选择Sigmoid函数或者ReLU函数等非线性函数。

4.计算误差5.反向传播通过反向传播，将误差从输出层向输入层传播，更新网络的权值和偏置。

反向传播的过程可以使用梯度下降法来更新网络参数。

6.训练网络7.测试网络使用未参与训练的样本数据测试网络的泛化能力，计算测试误差。

如果测试误差较小，说明网络能够较好地拟合非线性函数。

8.参数调优根据训练误差和测试误差结果，可以调整网络的参数，如学习率、隐藏层节点数等，以提高网络的训练效果和泛化能力。

9.反复训练和测试网络根据需要，反复进行训练和测试的过程，直至网络的训练误差和测试误差均满足要求。

这是一个基于BP神经网络的非线性函数拟合的程序设计说明，通过实现以上步骤，可以有效地进行非线性函数的拟合和预测。

在具体实现中，可以使用Python等编程语言和相应的神经网络框架，如TensorFlow、PyTorch等，来简化程序的编写和调试过程。

同时，为了提高程序的性能和效率，可以使用并行计算和GPU加速等技术。

《神经网络设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：110437课程名称：神经网络设计英文名称：Neural Network Design课程类别：专业课学时：总学时72 （其中含实验学时：7）学分：3.5适用对象：信息与计算科学、计算机、信息管理、机电工程专业本科考核方式：考试（闭卷）先修课程：高等数学、离散数学、数据结构、计算方法、线性代数二、课程简介人工神经网络模型只是生物神经系统的一种高度简化后的近似。

它是用大量的简单神经元广泛互连成的一种计算结构，属于非线性动力学系统.人工神经网络模型最初是为了探索和复制人脑处理日常事务的能力，例如说话、视觉、信息处理等，同时也有对实际相似的问题的分类且进行比较好的解释。

近一、二十年来，掀起了一次研究人工神经网络的新高潮以来，引起了许多领域科学家的高度重视，由于积极开展了大量研究工作，取得了不少突破性进展, 例如系统控制、数据压缩、模式识别、系统鉴别等方面。

本课程主要介绍人工神经网络原理及其应用，同时给出了大量的实例来加以解释。

Artificial neural networks are computational paradigms which implement simplified models of their biological counterparts,biological neural networks. Artificial neural networks are the local assemblages of neurons and their dendritic connections that form the human brain.It is classified nonlinear dynamic system by mathematics. Although the initial intent of artificial neural networks was to explore and reproduce human information processing tasks such as speech,vision,and knowledge processing,artificial neural networks also demonstrated their superior capability for classification and function approximation problems.During the last two decades artificial neural networks have been studied intensively.Some results are obtained in many demains. This has great potential for solving complex problems such as systems control,data compression,optimization problems,pattern recognition,and system identification. Artificial neural networks theory and its application was introduced in the books and many example are given to explain it theory.三、课程性质与教学目的本课程基于简明易懂、便于软件实现、鼓励探索的原则介绍人工神经网络的基本模型、拓扑结构和特性等。

基于智能计算的水质预测预警系统的设计与实现温子铭1,刘双印1（1.广东海洋大学信息学院，广东湛江524088）摘要：及时准确地掌握水质变化趋势是确保水产品健康养殖的关键，为此，本设计采用智能计算与现代Web开发技术有机结合，以软件工程为指导，按照面向对象程序设计的方法，构建5种基于智能计算的水质预测预警模型；采用J2EE为开发工具设计实现了B/S架构的水质预测预警系统。

该系统主要有水质数据管理、水质数据趋势展示、水质指标溶解氧浓度预测、水质预警管理等功能模块组成，用户界面友好，水质预测精度较高，能够满足水产养殖水质管理的需要。

该系统的研制为提前掌握水质未来发展趋势、水污染预警提供基础数据和手段，为应对突发水质事件、水质调节、水产养殖生产管理与规划提供科学的决策依据，有一定的实用价值。

关键词:水产养殖；水质趋势；J2EE；水质预测预警系统；智能计算；Design and Implementation of Water Quality Predicting and Early Warning SystemBase on Smart ComputingWen Ziming, Liu Shuangyin(1. Information Institute of Guangdong Ocean University, Zhanjiang,GuangDong 524088) Abstract:Have a good command of water quality trends in time and accurately is the key to assure health growth of the aquatic products. Therefore, this design is combined with intelligent computing and modern web development technology, on the guidance of software engineer, and also established five kinds of water quality predicting and early warning models based on intelligent technology according to the measure of Object-Oriented Programming; We adopted J2EE as development tool to achieve the water quality predicting and early warning system based on B/S framework. This system mainly included water quality data management module, water quality data trend module, dissolved oxygen prediction module and water quality early warning module. It’s useful for users and can meet the needs of aquatic water quality management. The establishment of this system provide the basic data and methods to handling the future water quality trend and water pollution early warning. And also provide the scientific decision for dealing with the water pollution events, water quality adjustment, aquaculture management and plans. It has practical value.Key words: Aquaculture, water quality trend, J2EE, water quality predicting and early warning system, intelligent computing.1引言我国是水产养殖大国，也是世界上唯一一个养殖产量超过捕捞产量的国家, 水产养殖为解决食品供给、粮食安全、改善民生，增加农民收入等方面发挥了重要作用。

神经网络的设计实例(MATLAB编程)例1 采用动量梯度下降算法训练BP 网络。

训练样本定义如下：输入矢量为p =[-1 -2 3 1-1 1 5 -3]目标矢量为t = [-1 -1 1 1]解：本例的MATLAB 程序如下：close allclearecho onclc% NEWFF——生成一个新的前向神经网络% TRAIN——对BP 神经网络进行训练% SIM——对BP 神经网络进行仿真pause% 敲任意键开始clc% 定义训练样本P=[-1, -2, 3, 1; -1, 1, 5, -3]; % P 为输入矢量T=[-1, -1, 1, 1]; % T 为目标矢量pause;clc% 创建一个新的前向神经网络net=newff(minmax(P),[3,1],{'tansig','purelin'},'traingdm') % 当前输入层权值和阈值inputWeights=net.IW{1,1}inputbias=net.b{1}% 当前网络层权值和阈值layerWeights=net.LW{2,1}layerbias=net.b{2}pauseclc% 设置训练参数net.trainParam.show = 50;net.trainParam.lr = 0.05;net.trainParam.mc = 0.9;net.trainParam.epochs = 1000;net.trainParam.goal = 1e-3;pauseclc% 调用TRAINGDM 算法训练BP 网络[net,tr]=train(net,P,T);pauseclc% 对BP 网络进行仿真A = sim(net,P)% 计算仿真误差E = T - AMSE=mse(E)pauseclcecho off例2 采用贝叶斯正则化算法提高BP 网络的推广能力。

在本例中，我们采用两种训练方法，即L-M 优化算法（trainlm）和贝叶斯正则化算法（trainbr），用以训练BP 网络，使其能够拟合某一附加有白噪声的正弦样本数据。

bp算法的设计与实现一、BP算法的概述BP算法，全称为反向传播算法，是一种常用的人工神经网络学习算法。

其主要思想是通过不断地调整神经元之间的权重和阈值，使得网络输出与期望输出之间的误差最小化。

BP算法的核心在于误差反向传播，即将输出层的误差逐层向前传播至输入层，从而实现对权值和阈值的更新。

二、BP算法的设计1. 神经网络结构设计BP算法需要先确定神经网络的结构，包括输入层、隐藏层和输出层。

其中输入层负责接收外部输入数据，隐藏层通过变换将输入数据映射到高维空间中，并进行特征提取和抽象表示。

输出层则将隐藏层处理后的结果映射回原始空间中，并得出最终结果。

2. 激活函数设计激活函数用于计算神经元输出值，在BP算法中起到了非常重要的作用。

常见的激活函数有sigmoid函数、ReLU函数等。

其中sigmoid函数具有平滑性和可导性等优点，在训练过程中更加稳定。

3. 误差计算方法设计误差计算方法是决定BP算法效果好坏的关键因素之一。

常见的误差计算方法有均方误差法、交叉熵误差法等。

其中均方误差法是最常用的一种方法，其计算公式为：E = 1/2*(y - t)^2，其中y为网络输出值，t为期望输出值。

4. 权重和阈值调整方法设计权重和阈值调整方法是BP算法的核心所在。

常见的调整方法有梯度下降法、动量法、RMSprop等。

其中梯度下降法是最基础的一种方法，其核心思想是通过不断地迭代来更新权重和阈值。

三、BP算法的实现1. 数据预处理在使用BP算法进行训练前，需要对输入数据进行预处理。

常见的预处理方式包括归一化、标准化等。

2. 神经网络初始化神经网络初始化需要设置初始权重和阈值，并将其赋给神经元。

初始权重和阈值可以随机生成或者根据经验设置。

3. 前向传播前向传播过程中，输入数据从输入层开始逐层传递至输出层，并通过激活函数计算出每个神经元的输出值。

4. 反向传播反向传播过程中，先计算出输出层误差，并逐层向前传播至输入层。

实验四 BP 神经网络模拟sin 函数一、问题描述BP 神经网络模拟sin 函数根据人工神经网络学习算法，实现正弦曲线的拟合。

要求能随机自动生成数量为n 的正弦值作为训练集，并根据训练集拟合曲线，最后能通过输入x 值测试理论与拟合sinx 的拟合度。

二、设计思想思维学普遍认为，人类大脑的思维分为抽象（逻辑）思维、形象（直观）思维和灵感（顿悟）思维三种基本方式。

逻辑性的思维是指根据逻辑规则进行推理的过程；它先将信息化成概念，并用符号表示，然后，根据符号运算按串行模式进行逻辑推理；这一过程可以写成串行的指令，让计算机执行。

然而，直观性的思维是将分布式存储的信息综合起来，结果是忽然间产生想法或解决问题的办法。

这种思维方式的根本之点在于以下两点:1.信息是通过神经元上的兴奋模式分布储在网络上;2.信息处理是通过神经元之间同时相互作用的动态过程来完成的。

人工神经网络就是模拟人思维的第二种方式。

这是一个非线性动力学系统，其特色在于信息的分布式存储和并行协同处理。

虽然单个神经元的结构极其简单，功能有限，但大量神经元构成的网络系统所能实现的行为却是极其丰富多彩的。

人工神经网络由大量的神经元构成。

这些神经元一般分为三种：输入层神经元，隐层神经元和输出层神经元。

输入层：单元i 的输入：i x单元数量：d单元i 的输出：i x单元i 的激活函数：线性函数隐 层：单元j 的输入：j net单元数量：H n01j dtj ji i j i net x x ωωω==+=∑单元j 的输出： 单元j 的激活函数：非线性函数输出层：单元k 的输入：单元数量：c单元k 的输出： 单元k 的激活函数：非线性函数三、程序设计1、编译环境使用C#语言编写，编译器为VS2008，运行环境为Windows+.NetFramework3.52、 程序运行流程运行程序后，单击“训练”按钮，开始训练，训练完成后可以看到函数图像与各权值，输入x 的值可以查看预测值与准确值。

人工神经网络实验五BP神经网络的构建与使用（一）一、实验目的1、熟悉MATLAB中神经网络工具箱的使用方法；2、掌握BP神经网络的特性和应用范围；3、掌握使用BP神经网络解决实际问题的方法；二、实验内容：在第四次实验中，试图用线性神经网络求解函数逼近问题，从实验的结果可以看到未能达到预期的效果，下面使用BP 神经网络来求解函数逼近问题：1、有21组单输入矢量和相对应的目标矢量，参考书《神经网络实验教程》P36的示例程序，试设计一个BP神经网络来实现这对数组的函数关系。

BP神经网络的部分参数输入与目标数据如下：BP神经网络参数：隐含层神经元个数为5个，设置BP神经网络的最大训练次数为1000。

提示：正确选择输入层到隐含层、隐含层到输出层的激活函数，tansig的定义域为负无穷到正无穷，值域为-1到1，logsig的定义域为负无穷到正无穷，值域为0到1；为观察训练后神经网络的效果，可以利用sim()函数（参见书P22）和plot()函数（参见书P15）在同坐标中画出输入数据和期望目标数据、测试数据和测试数据输出的图形输入数据：P=-1:0.1:1期望目标数据：T=[-0.96、0.577、-0.0729、0.377、0.641、0.66、0.461、0.1336、0.201、-0.434、-0.5、-0.393、-0.1647、0.0988、0.3072、0.396、0.3449、0.1816、-0.0312、-0.2183、-0.3201]（注意：为了清楚的表示数据，我在数据间加了逗号，同学们在MATLAB中使用进请将逗号改为空格）截图：代码：P=-1:0.1:1;T=[-0.960.577-0.07290.3770.6410.660.4610.13360.201-0.434-0.5-0.393-0.16470.09880.30720.3960.34490.1816-0.0312-0.2183-0.3201];%创建一个BP神经网络，每一个输入向量的取值范围为[-1,1]，隐含层有5个神经元，输出层%有一个神经元，隐含层的激活函数为tansig，输出层的激活函数为logsig，训练函数为梯度下%降函数，即2.3.2节中所描述的标准学习算法net=newff([-11],[5,1],{'tansig','tansig'},'traingd');%可以改变训练步数为3000、5000、10000来查看网络的训练结果net.trainParam.epochs=5000;%目标误差设为0.01net.trainParam.goal=0.01;%设置学习速率为0.1LP.lr=0.1;net=train(net,P,T);y=sim(net,P);figurehndl1=plot(P,y);%设置线宽为2set(hndl1,'linewidth',2);%设置线的颜色为红色set(hndl1,'color','red');hold onhndl2=plot(P,T);set(hndl2,'linewidth',2);%设置图形标题title('BP神经网络逼近非线性函数的MATLAB实现'); %设置图例legend('BP神经网络逼近非线性函数','原数据')2、对1中建立的BP神经网络进行测试，测试数据为：P2=-1:0.025:1并对测试结果进行分析，3、当最大训练次数设置为3000、5000、10000时，分析网络的输出效果。