1、使用 RBF 神经网络进行优化冷藏库的控制 施正荣 ,成国栋 ,王琦鸿 ,徐 燕和薛 国信 213016 年常州江苏机构 Petrochemical Technology,代为办理 1999 年 11 月 26 日 (收到 ) 文摘 :近年来 ,先进控制技术最优控制冷藏。但仍有许多缺点。的一个主要问题是 ,传统方法不能实现在线预测最优控制制冷系统的简单而有效的算法。一个RBF 神经网络有很强的非线性映射能力 ,一个好的插值性能 ,价值和更高的训练速度。因此本文提出了一种两级 RBF 神经网络。将测量值与预测值 ,两级 RBF 神经网络用于在线预测最优控制的冷藏 温度。新方法的应用效果显示一个巨
2、大的成功。 关键词 :RBF 神经网络、冷藏、在线预测最优控制。 介绍 冷库温度的预测最优控制找到了广泛应用在农业工程 ,特别是冷藏的水果和蔬菜保鲜的。所有的 currently-used 温度控制单元面临如何选择最适温度为控制对象的问题 ， 如何进行冷藏库温度的变化 ， 和如何实现最优控制。大量的工作研究了前面的方法是基于泰勒级数理论和 PID 控制算法 1,5。 后 来 ,毛皮商的转换方法 ,切比雪夫的理论 和一些基础知识 的系统 我们得到了并且使用了 更好的结论 (2、 3)。近年来 ,英国石油公司 将 神经网络用 于冷库温度的最优控制。 BP 神经网络具有良好的非线性映射的性能 ,但它
3、有太多的地方 并不是那么理想 ,通常 是 其训练速度太慢 了 (2、 5)。因此它不能方便 地 用于在线控制计算。 后来也 提出了一种两阶段 RBF 神经网络实现在线最优控制的冷藏温度。 在 第一阶段 的使用过程中 确定当前最佳制冷系统的温度 ,和第二个 阶段 是用于在未来时间点进行 确定 温度的值。此外 , 他的解决方案是用于制冷系统的直接行动 ， 一个最 难的 问题是解决了 。 采用 RBF 神经网络分为两个阶段。第一阶段是用来确定最佳值的冷藏温度 , 而 第二个是用来预测温度。一般来说 ,假设 n 个 输 入变量 1x , , nx 和 m 个 输出变量 1y , , my .则： 1(
4、 , ., )Tnx x x= (1) 1( , ., )Tmy y y= (2) 使用 RBF 神经网络最优控制冷藏 ， x 代表一个点的 n 维输入空间 nR ,而 y 代表一个点的 m 维输出空间 mR ,假设隐藏的单位的数量 是 H。 每个隐单元使用了两个参数 ,一个是标量 ,另一个是矢量 。 假设的训练样本集 是 ( ) ( ) ( , ) kkx y k K 。 一般来说 ,应该满足 n H K 。 RBF 神经网络是基于插值 radius-based 功能的性能。为了改善性能 ,使用下列方程计算 出 RBF 神经网络的输出 j 。 221221()e x p ( ),1()e x
5、 p ( )Hjhh hjH hh hxxy j mxxvss=-= - (3) 在这里 ,分子是一种传统的 RBF 插值算法表达式 ,而分母不变的插值表达式（ 1） 通过这种分母 ,衰减指数函数的分子是取消了极大的分母。通过这种方式 ,改进的 RBF 神经网络具有更好的性能。 3、 在线计算的冷 藏温度 选择的目标价值冷藏温度 ,需要综合考虑所有的因素。为了合理地使用能源 ,制冷过程中应该有一个高 性能 系数 0e ，而 0e 和 制冷量子 0Q 与 所需的能源 P 的关系应该满足公式 00 Qe P= (4) 研究结果表明 , 0e 随蒸发温度和冷凝温度的下降而增加 ，而且 一个更高的蒸发
6、温度和冷凝温度较低有利于保持新鲜的水果和蔬菜。因此 ,制冷系统应该运行在更高的蒸发温度和冷凝温度较低 的环境中 。然而 ,蒸发温度显然是在冷藏条件下的温度对象的限制。 为一种特殊的水果或蔬菜就进入冷藏 ， 它的最佳储存温度可以得到正交实验方法。最佳储存温度 随着 储存时间的增加而减小。 单位水果或者蔬菜的损失满足公式 (1) ( 2)i i iL L L=+ (5) 式中 (1)iL 是由水果或蔬菜被冻伤造成的，而 (2)iL 是由于时间关系而日益恶化造成的。当环境温度升高了， (1)iL 降低但是 (2)iL 会升高。这两个数据都和存储时间 t相关。因此， ( 1 ) ( 2 )( 1 )
7、0 ( 2 ) 0 , , , iii i i iLLf T t t f T t ttt抖 = - = -抖 (6) 在这个式子中， (1)if 会随着温度 T 的升高而降低，但是 (2)if 会升高。 0it 表示进入存储的时间 ， 0itt- 则表示 表示存储时间 ,然后我们有 0( 1 ) 0 ( 2 ) 0 , , iti i i i itL f T t t f T t t d t= - + - (7) 对于水果或者蔬菜 来说，其最佳储存温度 *iT 应该满足以下方程 ( 1 ) * 0 ( 2 ) * 0 , , 0i i i i i if T t t f T t tTT? +=抖 (8) 设 水果或蔬菜的重力 是 ig ， 其存储损失 为 iigL，则在 单位时间间隔 内 总存储损失 为 ( 1 ) 0 ( 2 ) 01 , , ni i i i iiL g f T t t f T t tt = = - + - (9) 设 *T 表示 最佳储存温度。它应该满足 2*( , ) 0L T ttT =抖 (10) 就是
