基于LS-SVM辨識的溫度傳感器非線性校正研究
引 言
在傳感器非線性校正領域,國內外許多學者提出多種方法,并得到廣泛應用,傳統方法歸納起來可分兩類:一類是公式法,即以實驗數據為基礎,用最小二乘等系統辨識方法求取擬合曲線參數,建立校正曲線的解析表達式;另一類是表格法,以查表為手段,通過分段線性化來逼近傳感器的非線性特性曲線。
近些年來,隨著神經網絡的發展,又有不少學者利用神經網絡的非線性回歸能力,擬合傳感器輸出與輸入的非線性關系,建立傳感器傳輸特性的逆模型,從而使傳感器亦即神經網絡構成的系統線性化。但是,該方法也存在一定的局限性,主要表現在:1)神經網絡存在局部極小和過學習問題,易影響網絡的泛化能力,因此,對樣本的數量和質量依賴強;2)網絡訓練結果與網絡初值、樣本次序等有關,所建逆模型不具備唯一性;3)一般不能給出非線性校正環節(逆模型)的數學解析表達式。
本文在前人研究的基礎上,將現代方法與傳統方法相結合,提出一種利用最小二乘支持向量機(least squares support vector machine,LS-SVM)的回歸算法/辨識傳感器非線性逆模型的新方法,最后,通過鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型)非線性校正實例,驗證了上述結論。
1 傳感器非線性校正原理
大多數傳感系統都可用y=f(x),x∈(ξa,ξb)表示,其中,y表示傳感系統的輸出,x表示傳感系統的輸入,ξa,ξb為輸入信號的范圍。y信號可經過電子設備進行測量,但通常是根據測得的y信號求得未知的變量x,即表示為x=f-1(y)。但在實際應用過程中,絕大多數傳感器傳遞函數為非線性函數。
為了消除或補償傳感系統的非線性特性,可使其輸出y,通過一個補償環節,如圖1所示。該模型的特性函數為u=g(y),其中,u為非線性補償后的輸出,它與輸入信號x呈線性關系,并使得補償后的傳感器具有理想特性。很明顯,函數g(
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