【2019年整理】基于matlab实现BP神经网络模型仿真

（2） 模型训练方法为有动量的梯度下降法，函数为traingdm

BP网络预测输出1预测输出期望输出0.5 函数输出0-0.5-1-1.5 -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81样本

（3） 模型训练方法为有自适应lr的梯度下降法，函数为traingda

BP网络预测输出1预测输出期望输出0.5 函数输出0-0.5-1-1.5 -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81样本

五、 评价

（1） 初始值的影响

本文建立BP神经网络模型时用的是newff（）函数，由于newff（）的随意性，所以基本上每一次的训练结果都是不同的。前馈型神经网络在训练之前必须要对权值和阈值进行初始化，newff（）可以自动完成这一过程，但是，权值和阈值的初始化时随机的，这里就不详细研究了。

（2） 训练函数的影响

从上文所给的结果图可以看出，训练函数对模型训练的影响是显著的，网络训练方法分别用了梯度下降法、有动量的梯度下降法和有自适应lr的梯度下降法，可以看到用梯度下降法要训练24961步才能达到要求的训练精度，而使用有动量的梯度下降法和有自适应lr的梯度下降法分别只需要11199步和830步。大幅度的缩减了训练次数，但得到的训练过的模型一样精准。 （3） 稳定性

BP神经网络模型有一下几点不足：

首先，由于学习速率是固定的，因此网络的收敛速度慢，需要较长的训练时间。对于一些复杂问题，BP算法需要的训练时间可能非常长，这主要是由于学习速率太小造成的，可采用变化的学习速率或自适应的学习速率加以改进。

其次，BP算法可以使权值收敛到某个值，但并不保证其为误差平面的全局最小值，这是因为采用梯度下降法可能产生一个局部最小值。对于这个问题，可以采用附加动量法来解决。

再次，网络隐含层的层数和单元数的选择尚无理论上的指导，一般是根据经验或者通过反复实验确定。因此，网络往往存在很大的冗余性，在一定程度上也增加了网络学习的负担。

最后，网络的学习和记忆具有不稳定性。也就是说，如果增加了学习样本，训练好的网络就需要从头开始训练，对于以前的权值和阈值是没有记忆的。但是可以将预测、分类或聚类做的比较好的权值保存。 （4） 泛化能力

BP神经网络模型的泛化能力很弱，而且学习和记忆具有不稳定性，所以在实际的应用中，原始的BP算法很难胜任。本文最后给出径向基函数网络的仿真结果及源代码，并与BP神经网络模型进行比较。

径向基函数网络的仿真matlab源代码如下：

clear clc x=[];%输入 y=[];%输出 p=x';t=y'; net=newrb(p,t); Y=sim(net,p);

figure(1) plot(p,Y,':og'); hold on plot(p,t,'-*');

legend('预测输出','期望输出')

title('径向基函数网络输出','fontsize',12) ylabel('函数输出','fontsize',12) xlabel('样本','fontsize',12)

error=Y-t;

figure(2) plot(error,'-*')

title('径向基函数网络预测误差','fontsize',12) ylabel('误差','fontsize',12) xlabel('样本','fontsize',12)

结果如下图所示：

8x 105径向基函数网络预测输出 预测输出期望输出76函数输出5432 1998200020022004200620082010样本