第6章神经网络控制 教学内容 首先介绍人工神经网络的基本概念和ANN的特性,以及神经网络的学习方法。然后讲授典型的前向神经网 络、反馈神经网络的原理、结构、基本算法,给岀了BP网络的算法改进。最后介绍了神经网络PID控制。 教学重点 1.神经网络的各种学习算法,神经网络的训练。 2.感知器网络、BP网络的结构和算法、BP网络学习算法的改进,反馈网络的结构、学习算法。 3.神经网络PID控制 教学难点 神经网络的各种学习算法以及神经网络PD控制。 教学要求 1.理解神经网络的基本概念。 2.掌握无监督Hebb学习规则、有监督的学习规则或 Widow-Ho学习规则、有监督Hebb学习规则 3.熟练掌握典型的前向神经网络、反馈神经网络的原理、结构、基本算法 4.掌握BP网络的算法改进。 5.了解和掌握神经网络PID控制。 61概述 基于人工神经网络的控制(ANN- based Control)简称神经控制( Neural Control)。神经网络是由大量人工 神经元(处理单元)广泛互联而成的网络,它是在现代神经生物学和认识科学对人类信息处理研究的基础上提出 来的,具有很强的自适应性和学习能力、非线性映射能力、鲁棒性和容错能力。充分地将这些神经网终特性应用 于控制领域,可使控制系统的智能化向前迈进一大步。 随着被控系统越来越复杂,人们对控制系统的要求越来越高,特别是要求控制系统能适应不确定性、时变的 对象与环境。传统的基于精确模型的控制方法难以适应要求,现在关于控制的概念也已更加广泛,它要求包括- 些决策、规划以及学习功能。神经网络由于具有上述优点而越来越受到人们的重视。 本节将介绍人工神经网络的基本概念和ANN的特性,以及神经网络的学习方 611生物神经元模型 人脑大约包含102个神经元,分成约1000种类型,每个神经元大约与102~104个其他神经元相连接,形成 极为错综复杂而又灵活多变的神经网络。每个神经元虽然都十分简单,但是如此大量的神经元之间、如此复杂的 连接却可以演化出丰富多彩的行为方式。同时,如此大量的神经元与外部感受器之间的多种多样的连接方式也蕴 含了变化莫测的反应方式 个神经元结构的模型示意图如图所示。 由图看出,神经元由胞体、树突和轴突构成。胞体是神经元的代谢中心,它本身又由细胞核、内质网和高尔 基体组成。内质网是合成膜和蛋白质的基础,高尔基体主要作用是加工合成物及分泌糖类物质,胞体一般生长有 许多树状突起,称为树突,它是神经元的主要接受器。胞体还延伸出一条管状纤维组织,称为轴突。轴突外面可 能包有一层厚的绝缘组织,称为髓鞘(梅林鞘),髋鞘规则地分为许多短段,段与段之间的部位称为郎飞节( Ranvier第6章 神经网络控制 教学内容 首先介绍人工神经网络的基本概念和 ANN 的特性，以及神经网络的学习方法。然后讲授典型的前向神经网 络、反馈神经网络的原理、结构、基本算法，给出了 BP 网络的算法改进。最后介绍了神经网络 PID 控制。 教学重点 1. 神经网络的各种学习算法，神经网络的训练。 2. 感知器网络、BP 网络的结构和算法、BP 网络学习算法的改进，反馈网络的结构、学习算法。 3. 神经网络 PID 控制。 教学难点 神经网络的各种学习算法以及神经网络 PID 控制。 教学要求 1．理解神经网络的基本概念。 2．掌握无监督 Hebb 学习规则、有监督的 学习规则或 Widow-Hoff 学习规则、有监督 Hebb 学习规则。 3．熟练掌握典型的前向神经网络、反馈神经网络的原理、结构、基本算法。 4．掌握 BP 网络的算法改进。 5．了解和掌握神经网络 PID 控制。 6.1 概述 基于人工神经网络的控制（ANN—based Control）简称神经控制（Neural Control）。神经网络是由大量人工 神经元（处理单元）广泛互联而成的网络，它是在现代神经生物学和认识科学对人类信息处理研究的基础上提出 来的，具有很强的自适应性和学习能力、非线性映射能力、鲁棒性和容错能力。充分地将这些神经网络特性应用 于控制领域，可使控制系统的智能化向前迈进一大步。 随着被控系统越来越复杂，人们对控制系统的要求越来越高，特别是要求控制系统能适应不确定性、时变的 对象与环境。传统的基于精确模型的控制方法难以适应要求，现在关于控制的概念也已更加广泛，它要求包括一 些决策、规划以及学习功能。神经网络由于具有上述优点而越来越受到人们的重视。 本节将介绍人工神经网络的基本概念 和 ANN 的特性，以及神经网络的学习方法。 6.1.1 生物神经元模型 人脑大约包含 1012 个神经元，分成约 1000 种类型，每个神经元大约与 102 ～104 个其他神经元相连接，形成 极为错综复杂而又灵活多变的神经网络。每个神经元虽然都十分简单，但是如此大量的神经元之间、如此复杂的 连接却可以演化出丰富多彩的行为方式。同时，如此大量的神经元与外部感受器之间的多种多样的连接方式也蕴 含了变化莫测的反应方式。 一个神经元结构的模型示意图如图所示。 由图看出，神经元由胞体、树突和轴突构成。胞体是神经元的代谢中心，它本身又由细胞核、内质网和高尔 基体组成。内质网是合成膜和蛋白质的基础，高尔基体主要作用是加工合成物及分泌糖类物质，胞体一般生长有 许多树状突起，称为树突，它是神经元的主要接受器。胞体还延伸出一条管状纤维组织，称为轴突。轴突外面可 能包有一层厚的绝缘组织，称为髓鞘（梅林鞘），髋鞘规则地分为许多短段，段与段之间的部位称为郎飞节（Ranvier 节）