1、PDF外文：http:/ 291 (2012) 7893用 BP 神经网络算法和改进的 BP 神经网络 算法 研究预测电渗析过程 的 分离 百分比 摘要 在电渗析过程中， 分离 百分比 (SP)与 一些 影响因素 (进料浓度 (C)、稀 室的流通率 (Q)、 反应温度 (T)和应用电压 (V)有非线性关系 ，并且这些 关系很难 用 一个简单的公式来表示。四个影响因素 对 SP产生了显著影响。在 这篇论文 中 ，对四个因素进行了电渗析实验 研究 。反向传播 (BP)神经网络算法和改进 BP算法 被用于 SP的预测 ， 并且 他们的预测能力可以反映出 他们在 非线性关系
2、 的 复杂 数据 上的适应能力 。 使用 不同的 神经网络结构 、 神经元 传递函数 和 学习率， 可以 获得最佳 训练 参数。比较 BP神经网络 算法和 改进的 BP神经网络 算法 ， 由于 改进 BP神经网络算法 适当地 改变 了 正确学习率和 权值 的比率 ， 所以它 比 BP神经网络 算法更好 。在高温 和 高 电压的情况下，改进 BP神经网络 算法将有更好的 预 测 性能，这是因为改进 BP神经网络 算法有 大数 值的 泛化能力。 关键字 ： BP 神经网络 算法 ；改进 BP 算法 ；电渗析法分离 百分比 ；改进 BP 算法 ；自适应学习 算法 1 &nb
3、sp;1.导言 电渗析（ ED）是 在 电势差驱动力的 帮助下 ， 离子 从溶液 的 一个 带电膜 分离 到另 一个电膜的过程。 这一过程广泛用于生产饮用水及从半咸水和海水 中 处理水 、处理工业废水、从污水和盐生产恢复 有用的物料 。文献 1-6中 对 电渗析 的应用和基本原则 进行了 检验 。 因为 其化学稳定性高、灵活性和由于其强大的离子特征带来的 高离子电导率 ， 人们 开发 了 许多 使用离子交换膜 的 电渗析 应用 并且 商业化7-10。两种不同类型的离子交换膜用于常规电渗析：阳离子交换 (CEM)和阴离子交 膜 换 (AEM)，分别渗透阳离子和阴离子 11。 &nbs
4、p;然而，在 性能 经营过程 中 ，电流密度应 保持 小于极限电流密度 ，因为 水的离解引起的结垢和膜破损 12。所以测定的极限电流密度和系统的潜力也被执行。极限电流密度是最大电流密度（当前每单位面积 膜 ）， 它 可以使用而 且 不会导致高的电阻和较低的电流 功率 等负面影响。在极限电流密度 下 ， 在阳离子交换膜或阴离子交换膜表面的阳离子或阴离子的浓度 ， 恰到好处的， 在稀室内消耗的溶液是零 12-14。 超越极限电流密度 后 ， 水 分 解时生成 的 H+和 OH运输一部分 的电流15。 人工神经网络 (人工神经网络）利用相互联系的数学节点或神经元以形成一个网络，可以模拟复
5、杂的功能关系 16。它的发展始于 20世纪 40年代以帮助认知科学家理解中枢神经系统的复杂性。它已经稳步发展，并 适应 科学的许多领域。基本上，人工神经网络是 源自人类的大脑在学习的过程 中的 数值结构灵感。他们构造作为替代的数学工具用于解决不同 领域 问题的系统辨识、预测、模式识别、分类、过程控制及 其他 许多 17。人工神经网络已 广泛的 在膜过程 中 应用（反渗透、纳滤、超滤、微滤膜、膜过滤、气体分离、膜生物反应器和燃料电池 )18。然而， 在文献中 很少 有几条应用人工神经网络预测电渗析过程中 SP（分离百分比）的 记录 。 人工神经网络 中受 到最多关注的是反向传播网络
6、(BPN)19。 BPNs 有分层的前馈网络框架 。 在 经 典 BPNs结构 中 ，产出的每个图层 被 直接送到每个神经元的下一层。 BPNs有许多层，但 人们 认为至少三个图层： 一个接收和分发输入 的 输入层、 捕捉 输入和输出的非线性关系 的中间层或隐藏层 ， 和一个 生产 计算数据 的输出层 。 BPNs神经元也可能包含产生恒定的输出但没有收到输入 这样的 偏 差 2 20-21。 BP算法基于 神经网络 错误 最小化 。这些错误被描述为期望的产出与实际之间的差异 22。 当 训练 精度满足时 即 训练完成 （图 1）。 BPNs操作 具有更好的推
7、广和容错功能，然而，它也有一些不足之处： (1)慢收敛性可能导致较长的训练时间。 (2)在 训练 过程中出现 可能局部极值点 。 所以在这项研究 中 ，改进的 BP算法被用来改进电渗析过程中 分离百分比 的预测能力。在 这篇论文 中，自适应学习 算 法和灵活的 BP算法是改进的 BP算法在电渗析过程中的应用。 2.材料和方法 2.1.实验仪器和材料 电渗析过程中，在表 1中显示了实验仪器和材料。 此外，其他实验材料 ： 量筒 、烧杯、去离子 水等。这些实验的目的是研究 进料浓度、温度、电压和流 通 率 对电渗析电池性能的影响。 2.2.电渗析池 和 电渗析 膜 有机玻璃 (PMMA)做成的 板和框架的 电渗析池 被用来进行电渗析实验 （图 2）。电渗析池 由三部分组成，一对 CEM（阳离子交换膜）和 AEM（阴离子交换膜）和一对电极 。电渗析 池 的 长度、宽度和高度分别为 0.191m、 0.021m和 0.181m。 阳离子交换膜 和 阴离子交换膜 有效 区域都是 0.110.09m 2。这两个电极由纯 铂金制
