蚁群算法是全局搜索方式的优化算法,具有自组织、正反馈、分布式并行计算的能力,被广泛应用于TSP、图像识别、巡航导弹航路规划、供应链物资配送等领域[14~17]。蚁群算法不仅对这些实际问题具有优化功能,而且与其他学科交叉,起到优化其他数学算法参数的功能。近年来,用蚁群算法优化神经网络的研究越来越多。
蚁群算法优化小波神经网络的目的就是代替梯度下降法,寻找网络权值与小波参数的最佳组合。基本思路是:小波神经网络参数的选取依赖于蚂蚁的搜索,用信息素调整决定下次循环蚂蚁要走的路径(选择的参数),将选择的一组网络参数输入给小波神经网络进行训练,输出均方误差;经过若干次的训练,满足网络结束条件时,蚁群找到一条最优的路径(一组参数),然后将这组最优参数用在小波神经网络预测中。
WNN的数学模型见式(2-24)。根据需要,本节选择在时域和频域具有很好局部特性的Marr小波函数[18]:
网络输出的均方误差见式(2-36)。用蚁群算法优化WNN时,原蚁群算法的信息素调整公式(4-13)和(4-14)可写为:
式中:ek为将第k 只蚂蚁选择的一组参数作为小波神经网络的权值、伸缩系数、平移系数,即:
式中:dk为小波神经网络的期望输出。(www.xing528.com)
(5)若C 中元素未遍历完,则程序转到第(3)步,否则执行第(6)步。
(6)利用各蚂蚁选择的权值、小波参数按照式(2-24)和式(2-36)计算神经网络的输出值和均方误差。
(7)根据式(4-19)~式(4-22)更新每条路径上的信息素。
(8)N=N+1。如果蚂蚁全部收敛到一条最优路径或者循环次数N>Nmax,则循环结束,输出程序计算结果,否则禁忌表tabuk清零,并转到第(3)步。
(9)经过以上的训练,蚁群算法优化的小波神经网络达到稳定状态,将该状态下的网络参数用于下一个阶段的预测问题,输出预期结果。
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