matlab BP神经网络 newff

matlab BP神经网络 newff_第1张图片
net = newff(P,T,S)                             % 这两种定义都可以

net = newff(P,T,S,TF,BTF,BLF,PF,IPF,OPF,DDF)

P:输入参数矩阵。(RxQ1),其中Q1代表R元的输入向量。其数据意义是矩阵P有Q1列,每一列都是一个样本,而每个样本有R个属性(特征)。一般矩阵P需要归一化,即P的每一行都归一化到[0 1]或者[-1 1]。

  T:目标参数矩阵。(SNxQ2),Q2代表SN元的目标向量。

  S:N-1个隐含层的数目(S(i)到S(N-1)),默认为空矩阵[]。输出层的单元数目SN取决于T。返回N层的前馈BP神经网络

   TF:相关层的传递函数,默认隐含层为tansig函数,输出层为purelin函数。

  BTF:BP神经网络学习训练函数,默认值为trainlm函数。

  BLF:权重学习函数,默认值为learngdm。

  PF:性能函数,默认值为mse,可选择的还有sse,sae,mae,crossentropy。

  IPF,OPF,DDF均为默认值即可。

  例子:

net = newff( input,output, [50] , { 'logsig' 'purelin' } , 'traingdx' ,'learngdm') ;    

BTF  学习训练函数影响最大

默认使用trainlm 效果比较好, Levenberg-Marquardt算法 。其他函数比较差。

traingd  基本梯度下降法  速度慢,效果差

 traingdm:带有动量项的梯度下降法, 通常要比traingd 速度快。 速度快,效果差 

traingdx: 带有动量项的自适应学习算法, 速度要比traingdm 快。速度快,效果差,比上一个强些 

(4) trainrp: 弹性BP 算法, 具有收敛速度快和占用内存小的优点。速度稍慢,效果比3强

(5) traincgf: Fletcher-Reeves 共轭梯度法,为共轭梯度法中存储量要求最小的算法。速度快,效果差,和3差不多

(6) traincgp: Polak-Ribiers共轭梯度算法, 存储量比traincgf稍大,但对某些问题收敛更快。速度快,效果差,和5差不多

(7)  traincgb: Powell-Beale共轭梯度算法,存储量比traincgp稍大,但一般收敛更快,以上三种共轭梯度法,都需要进行线性搜索。速度快,效果和4差不多,还可以

(8)  trainscg:  归一化共轭梯度法,是唯一一种不需要线性搜索的共轭梯度法。速度快,效果差,和5差不多

(9)  trainbfg:  BFGS- 拟牛顿法, 其需要的存储空间比共轭梯度法要大,每次迭代的时间也要多,但通常在其收敛时所需的迭代次数要比共轭梯度法少,比较适合小型网络。速度慢,效果和4差不多,还可以

(10) trainoss: 一步分割法,为共轭梯度法和拟牛顿法的一种折衷方法。速度慢,效果差,和5差不多

(11) trainlm: Levenberg-Marquardt算法,对中等规模的网络来说, 是速度最快的一种训练算法, 其缺点是占用内存较大。对于大型网络, 可以通过置参数mem-reduc 为1, 2, 3,⋯, 将Jacobian 矩阵分为几个子矩阵。但这样也有弊端, 系统开销将与计算Jacobian的各子矩阵有很大关系。速度快 效果较好 

(12) trainbr: 贝叶斯规则法,对Levenberg-Marquardt算法进行修改, 以使网络的泛化能力更好。同时降低了确定最优网络结构的难度。速度慢 效果很好 和11差不多

 学习函数 学习函数的影响较训练函数的影响要小。

效果较好的有:learncon,learnlv2 learnpn;其次 learngd learngdm learnis learnhd learnos

matlab BP神经网络 newff_第2张图片
learncon:速度慢,准确率 0.975 

learngd:速度慢,准确率 0.944


learngdm:速度慢,准确率 0.95

learnh:速度慢,准确率 0.944

learnhd:速度慢,准确率 0.956 

learnis:速度慢,准确率 0.956 1(3)  

learnk:速度慢,准确率 0.95 1(3) 

learnlv1:速度慢,准确率 0.938 1(4) 

learnlv2:速度慢,准确率 0.975 1(6) (报错,实际为learnlv2)

learnos:速度慢,准确率 0.95 1(2)

learnp:速度慢,准确率 0.931 1(3)

learnpn:速度慢,准确率 0.969 1(5) 

learnsom:速度慢,准确率 0.925 1(2) 

learnwh:速度慢,准确率 0.931 1(1)

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2,传递函数TF

  purelin: 线性传递函数。

  tansig :正切S型传递函数。

  logsig :对数S型传递函数。 

  隐含层和输出层函数的选择对BP神经网络预测精度有较大影响,一般隐含层节点转移函数选用 tansig函数或logsig函数,输出层节点转移函数选用tansig函数或purelin函数。

3,学习训练函数BTF

  traingd:最速下降BP算法。

  traingdm:动量BP算法。

  trainda:学习率可变的最速下降BP算法。

  traindx:学习率可变的动量BP算法。

  trainrp:弹性算法。

  变梯度算法:

    traincgf(Fletcher-Reeves修正算法)

     traincgp(Polak_Ribiere修正算法)

     traincgb(Powell-Beale复位算法)

     trainbfg(BFGS 拟牛顿算法)

     trainoss(OSS算法)

4,参数说明

  通过net.trainParam可以查看参数

   Show Training Window Feedback showWindow: true

   Show Command Line Feedback showCommandLine: false

   Command Line Frequency show: 两次显示之间的训练次数

  Maximum Epochs epochs: 训练次数

   Maximum Training Time time: 最长训练时间(秒)

   Performance Goal goal: 网络性能目标

   Minimum Gradient min_grad: 性能函数最小梯度

   Maximum Validation Checks max_fail: 最大验证失败次数

   Learning Rate lr: 学习速率

  Learning Rate Increase lr_inc: 学习速率增长值

  Learning Rate lr_dec: 学习速率下降值

   Maximum Performance Increase max_perf_inc:

   Momentum Constant mc: 动量因子

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