改善納米鐵酸鑭與高分子復(fù)合濕敏元件輸出特性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法及其FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、納米鐵酸鑭與高分子制成復(fù)合材料濕敏元件.測(cè)量元件的靈敏度、濕滯特性、電容特性、阻抗特性、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間特性、溫度特性.其中測(cè)試電壓為1V、測(cè)試頻率為10Hz~100KHz、測(cè)試溫度為5℃~30℃.結(jié)果表明,元件靈敏度較高,在相對(duì)濕度11％~97％范圍內(nèi),元件的電阻變化了四個(gè)數(shù)量級(jí),最大濕滯約為4％RH,測(cè)試頻率在100Hz-10KHz范圍內(nèi),具有較好的線性度,響應(yīng)時(shí)間為90s,恢復(fù)時(shí)間為100s.溫度漂移問(wèn)題是濕度傳感器應(yīng)用的主要障礙之一

2、.納米鐵酸鑭與高分子復(fù)合濕敏元件的溫度漂移系數(shù)在2.5~3％RH/℃.本文用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法改善濕敏元件的溫度漂移.首先基于Matlab做定性的分析,通過(guò)比較采用不同隱層神經(jīng)元個(gè)數(shù)、不同傳遞函數(shù)以及不同學(xué)習(xí)算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),得出一個(gè)可以使精度達(dá)到±2％RH的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是單隱層、隱層含5個(gè)神經(jīng)元、傳遞函數(shù)是雙曲正切函數(shù)、學(xué)習(xí)算法采用加動(dòng)量項(xiàng)的梯度下降法.接著討論了硬件實(shí)現(xiàn)中有限精度的問(wèn)題,確定了具體實(shí)現(xiàn)時(shí),網(wǎng)絡(luò)輸入、權(quán)值、閾值、

3、傳遞函數(shù)的精度.得出網(wǎng)絡(luò)輸入為8位有符號(hào)數(shù)、權(quán)值為16位有符號(hào)數(shù)、閾值為18位有符號(hào)數(shù)、傳遞函數(shù)采用CORDIC算法實(shí)現(xiàn)、輸出是8位有符號(hào)數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).位數(shù)的統(tǒng)一,可以進(jìn)行乘法器、加法器和傳遞函數(shù)的復(fù)用,以節(jié)約資源.接著應(yīng)用Matlab做算法級(jí)的仿真,得出具體硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是正確可行的.通過(guò)FPGA硬件實(shí)現(xiàn)該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).首先采用ModelSim做功能驗(yàn)證和時(shí)序驗(yàn)證、Leonard 2002a做綜合、QuartusⅡ做布局布線,然后在Al