Matlab神经网络工具箱介绍

2022-12-301神经网络工具箱介绍神经网络工具箱介绍2022-12-302 MATLAB 2009b的神经网络工具箱neural network toolbox提供了图形用户界面(graph user interface,GUI),从而使用户在图形界面上,通过与计算机的交互操作设计和仿真神经网络,使得神经网络的设计和仿真变得简单易学.2022-12-303 1 1图形用户界面简介图形用户界面简介 函数nntool 的详解见help文档。在MATLAB 命令窗口(command window)输入nntool,按Enter后即可打networkdata manager(网络数据管理器窗补如图1 所示。)（或点击或点击Start/Toolboxes/Neural Network）2022-12-304 图1 图形用户界面2022-12-305 使用过程与实例使用过程与实例 数据构造与预处理数据构造与预处理 训练数据导入训练数据导入nntoolnntool 建立网络建立网络 训练网络训练网络 仿真网络仿真网络 输出输出与存储与存储模拟结果模拟结果 加载先前仿真过的网络于加载先前仿真过的网络于nntoolnntool2022-12-306 数据构造与预处理数据构造与预处理 Time Series ForecastingTime Series Forecasting121112d1231211:,.,x Y,()nnndddn dn dnnnGiven time seriesx xxxin order to forecast xConsiderxxxxxxxXxxxxby learning there s a pattern f whichYf Xthenif px 1211,()Forecasting errordn dnnnxxis availablehence txf pxt 2022-12-307 数据构造与预处理数据构造与预处理2022-12-308 训练数据导入训练数据导入nntoolnntool 根据数据的多少，数据文件的格式等获取样本数据的方法有：1）直接输入数据：通过采用元素列表方式输入。适用于样本数目较少时。New按钮 2）Import from Matlab Workspace：Import按钮。3）Load from disk file：适合从M-file 文件中读取数据。Import按钮。2022-12-309 Import from Matlab Workspace2022-12-3010Load from disk file2022-12-3011 建立网络建立网络 Network/Data Manager窗口中New打开Create Network or Data，如右图。NameName：定义网络名为：定义网络名为network1network1 选择选择Input/Target Input/Target Data,Data,设置训练函数等参设置训练函数等参数。数。ViewView：查看模型：查看模型2022-12-3012 训练训练网络网络 Network/Data Manager窗口中选中network1network1，双击或，双击或OpenOpen。打开如下图 在Train中，见下页图，2022-12-30132022-12-3014 可以看出,该窗口为一个多页面对话框,在Train 页面有2个子页面：Training：训练数据(Training Data)的输入向量(Inputs)选择为p,目标向量(Targets)选择为t;训练结果(Training Results)的输出变量(outputs)和误差性能变量(Errors)采用系统自动生成的network1 network1 _ output,和network1 network1 _ errors,当然它们也可以由用户重新定义。2022-12-3015TrainingParameters：设置训练的各种参数,这要根据具体训练和学习函数进行确定,相关内容可参看各神经网络模型的训练和学习算法。本例采用其默认值即可。epochs：训练的最大循环次数goal：性能目标max_fail：最大验证数据失败的次数mem_reduc：降低内存需求的系数min_grad：最小性能梯度mu：动量的初始值mu_dec：动量减少系数mu_inc：动量增加系数mu_max：动量最大值show：每格多少训练循环次数会显示训练过程time：最大的训练所须时间，单位为秒2022-12-3016 以上过程完成后,单击该页面的Train Network按钮,开始训练,其训练过程如图9所示。图9 训练误差性能曲线Algorithms：相关参数Progress：终止条件（只要一个满足则停止）Plots：各种图形曲线2022-12-3017 训练完成后,在Network/Data Manager窗口可以看到,在Outputs区域显示出输出变量名network1 network1 _outputs,在Errors区域显示出误差性能变量名network1 network1 _ errors。选中变量名,单击该窗口的Open按钮,则弹出数据(Data)窗口,在该窗口可以查看到该所选中变量的具体数据。2022-12-3018 仿真仿真 Network/Data Manager窗口中选中network1network1，双击或，双击或OpenOpen。在Simulate中，见图，2022-12-3019 将仿真数据选择为testX,仿真结果选择为network1_outputs_sim；Targets选为TestY，误差errors为network1_errors_sim。单击Simulate Network按钮,则在Network/Data Manager窗口的Outputs和Errors区域分别显示出相应的仿真结果，选中变量名,单击该窗口的Open按钮,弹出数据窗口,在该窗口可以查看仿真结果的具体数据,如图 所示。2022-12-3020 结果结果ExportExport和和SaveSave Network/Data Manager窗口中点击Export 选择一个或多个变量，Export（导出至Workspace）或Save（存储为*.mat文件）2022-12-3021 加载先前仿真过的网络于加载先前仿真过的网络于nntoolnntool 假设已通过step 6将先前的网络等数据保存至mat文件里，那么可以通过Import，将网络和数据导入至nntool，过程同中Load from disk file2022-12-3022总结 需要注意的是,源文件名及路径名不能是汉字,否则导致读取文件失败。本部分介绍了MATLAB 神经网络工具箱的图形用户界面,为尚不熟悉以MATLAB 编程进行神经网络设计与仿真的用户提供了一个非常好的交互式图形界,使得神经网络的设计和仿真变得轻而易举。