绝对经典RBF神经网络

合集下载

rbf神经网络原理

rbf神经网络原理
RBF神经网络是一种基于径向基函数（Radial Basis Function，简称RBF）的人工神经网络模型。

它在解决分类和回归等问题上具有优良的性能和灵活性。

RBF神经网络的基本思想是利用一组基函数来表示输入空间中的复杂映射关系。

这些基函数以输入样本为中心，通过测量样本与中心之间的距离来计算输出值。

常用的基函数包括高斯函数、多项式函数等。

与传统的前馈神经网络不同，RBF神经网络采用两层结构，包括一个隐含层和一个输出层。

隐含层的神经元是基函数的中心，负责对输入样本进行映射。

输出层的神经元用于组合隐含层的输出，并产生网络的最终输出结果。

RBF神经网络的训练过程分为两个阶段：中心选择和参数调整。

在中心选择阶段，通过聚类算法来确定基函数的中心，例如K-means聚类算法。

在参数调整阶段，使用误差反向传播算法来调整基函数的权值和输出层的权值。

RBF神经网络具有较强的非线性拟合能力和逼近性能。

它可以处理高维数据和大规模数据集，并且对于输入空间中的非线性映射具有较好的适应性。

此外，RBF神经网络还具有较快的训练速度和较好的泛化能力。

总结来说，RBF神经网络通过基函数的组合来实现对输入样
本的映射，从而实现对复杂映射关系的建模。

它是一种强大的人工神经网络模型，在多个领域和问题中表现出色。

径向基神经网络RBF介绍

径向基神经网络RBF介绍径向基神经网络（Radial Basis Function Neural Network，以下简称RBF神经网络）是一种人工神经网络模型。

它以径向基函数为激活函数，具有快速学习速度和较高的逼近能力，被广泛应用于函数逼近、模式识别、时间序列预测等领域。

下面将详细介绍RBF神经网络的基本原理、结构和学习算法。

1.基本原理：RBF神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成。

输入层接收外部输入数据，隐藏层由一组径向基函数组成，输出层计算输出值。

其基本原理是通过适当的权值与径向基函数的线性组合，将输入空间映射到高维特征空间，并在该空间中进行线性回归或分类。

RBF神经网络的关键在于选择合适的径向基函数和隐藏层节点的中心点。

2.网络结构：隐藏层是RBF神经网络的核心，它由一组径向基函数组成。

每个径向基函数具有一个中心点和一个半径。

典型的径向基函数有高斯函数和多项式函数。

高斯函数的形式为：φ(x) = exp(-β*，x-c，^2)其中，β为控制函数衰减速度的参数，c为径向基函数的中心点，x为输入向量。

隐藏层的输出由输入向量与每个径向基函数的权值进行加权求和后经过激活函数得到。

输出层通常采用线性激活函数，用于输出预测值。

3.学习算法：RBF神经网络的学习算法包括两个步骤：网络初始化和权值训练。

网络初始化时需要确定隐藏层节点的中心点和半径。

常用的方法有K-means 聚类和最大极大算法。

权值训练阶段的目标是通过输入样本和对应的目标值来调整权值，使得网络的输出尽可能接近目标值。

常用的方法有最小均方误差算法（Least Mean Square，LMS）和最小二乘法。

最小均方误差算法通过梯度下降法修改权值，使网络输出的均方误差最小化。

最小二乘法则通过求解线性方程组得到最优权值。

在训练过程中，需要进行误差反向传播，根据输出误差调整权值。

4.特点与应用：RBF神经网络具有以下特点：-输入输出非线性映射能力强，可以逼近复杂的非线性函数关系；-学习速度较快，只需通过非线性映射学习输出函数，避免了反向传播算法的迭代计算；-具有较好的泛化能力，对噪声和异常数据有一定的鲁棒性。

神经网络控制(RBF)

神经网络控制(RBF)神经网络控制（RBF）是一种基于径向基函数（RBF）的神经网络，用于控制系统，其主要功能是通过对输入信号进行处理来实现对系统输出的控制。

通过神经网络控制，控制器可以学习系统的动态行为和非线性模型，从而使得控制器能够自适应地进行调整和优化，实现对系统的精确控制。

RBF 网络通常由三层组成：输入层、隐藏层和输出层。

输入层接受系统的输入信号，并将其传递到隐藏层，隐藏层对输入数据进行处理并输出中间层的值，其中每个中间层神经元都使用一个基函数来转换输入数据。

最后，输出层根据隐藏层输出以及学习过程中的权重调整，计算并输出最终的控制信号。

RBF 网络的核心是数据集，该数据集由训练数据和测试数据组成。

在训练过程中，通过输入训练数据来调整网络参数和权重。

训练过程分为两个阶段，第一阶段是特征选择，该阶段通过数据挖掘技术来确定最优的基函数数量和位置，并为每个基函数分配一个合适的权重。

第二阶段是更新参数，该阶段通过反向传播算法来更新网络参数和权重，以优化网络的性能和控制精度。

RBF 网络控制的优点在于其对非线性控制问题具有优秀的适应性和泛化性能。

另外，RBF 网络还具有强大的学习和自适应调整能力，能够学习并预测系统的动态行为，同时还可以自动调整参数以提高控制性能。

此外，RBF 网络控制器的结构简单、易于实现，并且具有快速的响应速度，可以满足实时控制应用的要求。

然而，RBF 网络控制也存在一些局限性。

首先，RBF 网络需要大量的训练数据来确定最佳的基函数数量和位置。

此外，由于网络参数和权重的计算量较大，实时性较低，可能存在延迟等问题。

同时，选择合适的基函数以及与其相应的权重也是一项挑战，这需要在控制问题中进行深入的技术和经验探索。

总体而言，RBF 网络控制是一种非常有效的控制方法，可以在广泛的控制问题中使用。

其结构简单，性能稳定，具有很强的适应性和泛化性能，可以实现实时控制，为复杂工业控制问题的解决提供了一个重要的解决方案。

RBF神经网络的优缺点

优点——RBF神经网络有很强的非线性拟合能力，可映射任意复杂的非线性关系，而且学习规则简单，便于计算机实现。

具有很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力以及强大的自学习能力，因此有很大的应用市场。

具有局部逼近的优点RBF神经网络是一种性能优良的前馈型神经网络，RBF网络可以任意精度逼近任意的非线性函数，且具有全局逼近能力，从根本上解决了BP网络的局部最优问题，而且拓扑结构紧凑，结构参数可实现分离学习，收敛速度快。

RBF网络和模糊逻辑能够实现很好的互补，提高神经网络的学习泛化能力。

RBF网络的特点1.前向网络2.隐单元的激活函数通常为具有局部接受域的函数，即仅当输入落在输入空间中一个很小的指定区域中时，隐单元才作出有意义的非零响应。

因此，RBF网络有时也称为局部接受域网络(Localized Receptive Field Network)。

3.RBF网络的局部接受特性使得其决策时隐含了距离的概念，即只有当输入接近RBF网络的接受域时，网络才会对之作出响应。

这就避免了BP网络超平面分割所带来的任意划分特性。

在RBF网络中，输入层至输出层之间的所有权重固定为1，隐层RBF 单元的中心及半径通常也预先确定，仅隐层至输出层之间的权重可调。

RBF网络的隐层执行一种固定不变的非线性变换，将输入空间Rn 映射到一个新的隐层空间Rh，输出层在该新的空间中实现线性组合。

显然由于输出单元的线性特性，其参数调节极为简单，且不存在局部极小问题。

4.另外，研究还表明，一般RBF网络所利用的非线性激活函数形式对网络性能的影响并非至关重要，关键因素是基函数中心的选取。

RBF网络的优点：①它具有唯一最佳逼近的特性，且无局部极小问题存在。

②RBF神经网络具有较强的输入和输出映射功能，并且理论证明在前向网络中RBF网络是完成映射功能的最优网络。

③网络连接权值与输出呈线性关系。

④分类能力好。

⑤学习过程收敛速度快。

RBF神经网络除了具有一般神经网络的优点，如多维非线性映射能力，泛化能力，并行信息处理能力等，还具有很强的聚类分析能力，学习算法简单方便等优点；径向基函数(RBF)神经网络是一种性能良好的前向网络L利用在多维空间中插值的传统技术,可以对几乎所有的系统进行辩识和建模L它不仅在理论上有着任意逼近性能和最佳逼近性能,而且在应用中具有很多优势[1]L如和Sigmo id函数作为激活函数的神经网络相比,算法速度大大高于一般的BP算法。

RBF神经网络概述

RBF神经网络概述1 RBF神经网络的基本原理2 RBF神经网络的网络结构3 RBF神经网络的优点1 RBF神经网络的基本原理人工神经网络以其独特的信息处理能力在许多领域得到了成功的应用。

它不仅具有强大的非线性映射能力，而且具有自适应、自学习和容错性等，能够从大量的历史数据中进行聚类和学习，进而找到某些行为变化的规律。

径向基函数(RBF)神经网络是一种新颖有效的前馈式神经网络，它具有最佳逼近和全局最优的性能，同时训练方法快速易行，不存在局部最优问题，这些优点使得RBF网络在非线性时间序列预测中得到了广泛的应用。

1985年，Powell提出了多变量插值的径向基函数(Radial-Basis Function, RBF)方法。

1988年，Broomhead和Lowe首先将RBF应用于神经网络设计，构成了径向基函数神经网络，即RBF神经网络。

用径向基函数(RBF)作为隐单元的“基”构成隐含层空间，对输入矢量进行一次变换，将低维的模式输入数据变换到高维空间内，通过对隐单元输出的加权求和得到输出，这就是RBF网络的基本思想。

2 RBF神经网络的网络结构RBF网络是一种三层前向网络：第一层为输入层，由信号源节点组成。

第二层为隐含层，隐单元的变换函数是一种局部分布的非负非线性函数，他对中心点径向对称且衰减。

隐含层的单元数由所描述问题的需要确定。

第三层为输出层，网络的输出是隐单元输出的线性加权。

RBF网络的输入空间到隐含层空间的变换是非线性的，而从隐含层空间到输出层空间的变换是线性。

不失一般性，假定输出层只有一个隐单元，令网络的训练样本对为，其中为训练样本的输入，为训练样本的期望输出，对应的实际输出为;基函数为第个隐单元的输出为基函数的中心;为第个隐单元与输出单元之间的权值。

单输出的RBF网络的拓扑图如图1所示:图1RBF网络的拓扑图当网络输入训练样本时，网络的实际输出为:(1)通常使用的RBF有：高斯函数、多二次函数(multiquadric function)、逆多二次函数、薄板样条函数等。

径向基函数（RBF）神经网络

径向基函数（RBF）神经⽹络RBF⽹络能够逼近任意的⾮线性函数，可以处理系统内的难以解析的规律性，具有良好的泛化能⼒，并有很快的学习收敛速度，已成功应⽤于⾮线性函数逼近、时间序列分析、数据分类、模式识别、信息处理、图像处理、系统建模、控制和故障诊断等。

简单说明⼀下为什么RBF⽹络学习收敛得⽐较快。

当⽹络的⼀个或多个可调参数（权值或阈值）对任何⼀个输出都有影响时，这样的⽹络称为全局逼近⽹络。

由于对于每次输⼊，⽹络上的每⼀个权值都要调整，从⽽导致全局逼近⽹络的学习速度很慢。

BP⽹络就是⼀个典型的例⼦。

如果对于输⼊空间的某个局部区域只有少数⼏个连接权值影响输出，则该⽹络称为局部逼近⽹络。

常见的局部逼近⽹络有RBF⽹络、⼩脑模型（CMAC）⽹络、B样条⽹络等。

径向基函数解决插值问题完全内插法要求插值函数经过每个样本点，即。

样本点总共有P个。

RBF的⽅法是要选择P个基函数，每个基函数对应⼀个训练数据，各基函数形式为，由于距离是径向同性的，因此称为径向基函数。

||X-X p||表⽰差向量的模，或者叫2范数。

基于为径向基函数的插值函数为：输⼊X是个m维的向量，样本容量为P，P>m。

可以看到输⼊数据点X p是径向基函数φp的中⼼。

隐藏层的作⽤是把向量从低维m映射到⾼维P，低维线性不可分的情况到⾼维就线性可分了。

将插值条件代⼊：写成向量的形式为，显然Φ是个规模这P对称矩阵，且与X的维度⽆关，当Φ可逆时，有。

对于⼀⼤类函数，当输⼊的X各不相同时，Φ就是可逆的。

下⾯的⼏个函数就属于这“⼀⼤类”函数：1）Gauss（⾼斯）函数2）Reflected Sigmoidal（反常S型）函数3）Inverse multiquadrics（拟多⼆次）函数σ称为径向基函数的扩展常数，它反应了函数图像的宽度，σ越⼩，宽度越窄，函数越具有选择性。

完全内插存在⼀些问题：1）插值曲⾯必须经过所有样本点，当样本中包含噪声时，神经⽹络将拟合出⼀个错误的曲⾯，从⽽使泛化能⼒下降。

rbf神经网络原理

rbf神经网络原理RBF（RadialBasisFunction）神经网络是一种广泛应用的人工神经网络，它以其准确性和高精度被广泛应用于多种领域，其中有建模预测、模式识别和控制系统等。

本文首先介绍了RBF神经网络的基本原理，然后介绍了其优势及模式识别应用，最后重点介绍了其在控制系统研究中的应用。

RBF神经网络的原理是在一个给定的期望输出集合中，通过学习总结出一组带有可调整参数的基函数分布，以此来进行近似。

它的本质是一个二次形式的最小二乘函数：E（w）=∑i{p[i]-yd[i]^2}+∑jε{wj*hj(x)}其中p[i]是第i个观测点的期望输出，hj(x)是第j个基函数，wj是它的参数，yd[i]是第i个点的实际输出值。

基函数通常用高斯函数形式，其参数会在学习过程中不断调整，使得建模能够准确拟合实际数据。

RBF神经网络的优势在于其具有可解释性、快速学习速度、无局部极小点和可扩展性等特点，即其可以有效解决复杂的系统建模和控制问题。

在模式识别方面，由于RBF神经网络具有很高的识别精度，它被广泛用于语音识别、图像分类等复杂任务。

例如，一些研究者使用RBF神经网络来识别人脸图像，以及基于光学字符识别的文本翻译系统，其准确率高达99%。

另外，RBF神经网络也被广泛用于控制系统领域，其中包括机器人控制、动力系统控制及非线性系统的鲁棒控制和稳定控制等。

例如，研究者使用RBF神经网络设计了一种可用于机器人末端重力补偿的非线性控制器，提高了机器人对负载变化的响应效果。

总而言之，RBF神经网络具有可解释性、快速学习速度、无局部极小点和可扩展性等优势，广泛应用于各种领域，如模式识别、控制系统设计等。

通过RBF神经网络可以更好地解决复杂的实际问题，具有极大的应用价值。

RBF神经网络

的权向量为：W = [w , w
1
b j为节点的基宽度参数，且为大于零的数。网络为节点的基宽度参数，且为大于零的数。
2
⋯wj ⋯wm ]
k时刻网络的输出为：时刻网络的输出为：
y m ( k )=wh = w1h1+w 2 h2+ ⋯⋯ +w m hm
设理想输出为y(k)，设理想输出为y(k)，则性能指标函数为：
∂y (k ) ∂ym (k ) ≈ = ∂u (k ) ∂u (k )
m
∑w h
j =1
c1 j − x1 b2 j
j j
其中取 x1 = u(k) 。
6 RBF网络逼近仿真实例 RBF网络逼近仿真实例
使用RBF网络逼近下列对象：
y (k ) = u (k ) +
3
y ( k − 1) 1 + y ( k − 1)
Ii
wij
I
j
I1
. . .
R1
. . .
. .u .
u ..
R
j
. . .
1
1
.
V1
C1
. . .
j
j
.
Vj
.
u ..
Cj
i
i
.V
i
Ri
.
Ci
Hopfield网络模型 Hopfield网络模型
RBF神经网络 RBF神经网络
信息工程学院 Alen Fielding
1 RBF神经网络 RBF神经网络
径向基函数(RBF径向基函数(RBF-Radial Basis Function)神经网络 Function)神经网络是由J Moody和 Darken在80年代末提出的一种神经是由J.Moody和C.Darken在80年代末提出的一种神经网络,它是具有单隐层的三层前馈网络。网络,它是具有单隐层的三层前馈网络。由于它模拟了人脑中局部调整、相互覆盖接收域（或称感受野了人脑中局部调整、相互覆盖接收域（或称感受野Receptive Field）的神经网络结构，因此，RBF网络 Field）的神经网络结构，因此，RBF网络是一种局部逼近网络，是一种局部逼近网络，它能够以任意精度逼近任意连续函数，特别适合于解决分类问题。连续函数，特别适合于解决分类问题。

RBF（径向基）神经网络

RBF（径向基）神经⽹络只要模型是⼀层⼀层的，并使⽤AD/BP算法，就能称作 BP神经⽹络。

RBF 神经⽹络是其中⼀个特例。

本⽂主要包括以下内容：什么是径向基函数RBF神经⽹络RBF神经⽹络的学习问题RBF神经⽹络与BP神经⽹络的区别RBF神经⽹络与SVM的区别为什么⾼斯核函数就是映射到⾼维区间前馈⽹络、递归⽹络和反馈⽹络完全内插法⼀、什么是径向基函数 1985年，Powell提出了多变量插值的径向基函数（RBF）⽅法。

径向基函数是⼀个取值仅仅依赖于离原点距离的实值函数，也就是Φ（x）=Φ(‖x‖),或者还可以是到任意⼀点c的距离，c点称为中⼼点，也就是Φ（x，c）=Φ(‖x-c‖)。

任意⼀个满⾜Φ（x）=Φ(‖x‖)特性的函数Φ都叫做径向基函数，标准的⼀般使⽤欧⽒距离（也叫做欧式径向基函数），尽管其他距离函数也是可以的。

最常⽤的径向基函数是⾼斯核函数 ,形式为 k(||x-xc||)=exp{- ||x-xc||^2/(2*σ)^2) } 其中x_c为核函数中⼼,σ为函数的宽度参数 , 控制了函数的径向作⽤范围。

⼆、RBF神经⽹络 RBF神将⽹络是⼀种三层神经⽹络，其包括输⼊层、隐层、输出层。

从输⼊空间到隐层空间的变换是⾮线性的，⽽从隐层空间到输出层空间变换是线性的。

流图如下： RBF⽹络的基本思想是：⽤RBF作为隐单元的“基”构成隐含层空间，这样就可以将输⼊⽮量直接映射到隐空间，⽽不需要通过权连接。

当RBF的中⼼点确定以后，这种映射关系也就确定了。

⽽隐含层空间到输出空间的映射是线性的，即⽹络的输出是隐单元输出的线性加权和，此处的权即为⽹络可调参数。

其中，隐含层的作⽤是把向量从低维度的p映射到⾼维度的h，这样低维度线性不可分的情况到⾼维度就可以变得线性可分了，主要就是核函数的思想。

这样，⽹络由输⼊到输出的映射是⾮线性的，⽽⽹络输出对可调参数⽽⾔却⼜是线性的。

⽹络的权就可由线性⽅程组直接解出，从⽽⼤⼤加快学习速度并避免局部极⼩问题。

RBF网络原理及应用

RBF网络原理及应用RBF（Radial Basis Function）网络是一种基于radial基函数的前向神经网络，它是一种具有局部适应性和全局逼近能力的非线性模型。

其原理和应用如下：1.原理：RBF网络由输入层、隐藏层和输出层组成。

隐藏层的每一个神经元使用具有特定中心和宽度参数的radial基函数作为激活函数。

输入信号通过输入层传递到隐藏层，隐藏层的神经元计算输入信号与其对应的中心的距离，并将距离作为输入信号传递给输出层。

输出层的神经元根据权重和输入信号计算输出值。

整个网络通过不断调整隐藏层的参数和输出层的权重来进行训练，以实现模型的优化。

2.应用：-回归分析：RBF网络可以用于函数逼近问题，通过学习输入值与输出值之间的函数关系，实现对未知输入的预测。

例如，可以用RBF网络建模销售数据，根据历史数据预测未来销售情况。

-控制系统：RBF网络可以用于建立非线性的控制模型。

通过学习输入与输出之间的非线性映射，可以根据输入信号来控制输出信号，实现控制系统对复杂非线性过程的控制。

-时间序列预测：RBF网络可以用于预测时间序列数据，如股票价格、气温变化等。

通过学习历史数据的模式，可以对未来的趋势和变化进行预测。

3.RBF网络的优势：-具有局部适应性：每个隐藏神经元只对输入空间的一部分进行响应，具有局部适应性，更适合处理复杂非线性问题。

-具有全局逼近能力：通过增加足够多的隐藏神经元，RBF网络可以以任意精度逼近任何连续函数，具有较强的全局逼近能力。

-训练简单：RBF网络的训练相对简单，可以使用基于梯度下降法的误差反向传播算法进行训练。

-鲁棒性高：RBF网络对噪声和输入变化具有较好的鲁棒性，在一定程度上可以处理输入数据中的不确定性。

总结起来，RBF网络是一种基于radial基函数的前向神经网络，具有局部适应性、全局逼近能力以及鲁棒性高等优点。

它在模式识别、回归分析、控制系统、时间序列预测等领域有广泛应用，并且可以通过简单的训练方法进行优化。

rbf神经网络原理

rbf神经网络原理RBF神经网络是一种对输入输出非线性关系的建模方法，它能够有效地提取非线性的特征。

RBF神经网络的全称是“基于径向基函数的神经网络”（radial basis function neural network），它是一种基于模式识别、计算机视觉以及语音识别等任务的有效工具。

它有多种不同的应用，包括控制系统设计、语音识别、机器学习、数据挖掘等。

RBF神经网络的基本原理是将输入空间划分到多个互不重叠的子空间，每个子空间由一个独立的RBF函数来描述。

RBF函数是一种非线性函数，它可以有效地提取输入信号的非线性特征，从而实现非线性输入输出关系的建模。

RBF神经网络的基本结构由三部分组成：输入层、隐层和输出层。

输入层首先接收输入信号，并将输入信号传递到隐层。

然后，隐层根据RBF函数的参数计算出响应信号，并将其传递到输出层。

最后，输出层将响应信号进行综合处理，并计算出最终的输出结果。

作为一种有效的建模方法，RBF神经网络在模式识别、计算机视觉、语音识别等多个领域的应用越来越广泛。

它的基本原理是通过将输入空间划分为多个互不重叠的子空间，每个子空间由一个RBF函数来描述，从而有效地提取数据中的非线性特征，并通过输入层、隐层和输出层之间的联系实现非线性输入输出关系的建模，从而解决复杂的任务。

RBF神经网络的优点在于它能够有效地提取非线性的特征和信息，它能够高效地处理大规模的输入输出数据，而且它的计算量较小，可以实现快速的计算。

此外，RBF神经网络还具有良好的学习能力和泛化能力，因此，它可以对输入输出关系进行更准确的建模，从而实现更好的效果。

尽管RBF神经网络有很多优点，但它也存在一些缺点。

首先，它受到输入数据规模的限制，在处理大规模的输入信号时，效率会很低。

其次，它的训练过程复杂，需要调整多个参数，因此，它的训练时间较长。

最后，它还存在可靠性的问题，因为它的训练决定了它的计算结果的可靠性，因此，在某些特定情况下，可能无法实现可靠的计算结果。

径向基神经网络的介绍及其案例实现

径向基神经网络的介绍及其案例实现径向基（RBF）神经网络是一种常用的人工神经网络模型，它以径向基函数作为激活函数来进行模式分类和回归任务。

该网络在模式识别、函数逼近、数据挖掘等领域都具有良好的性能，并且具有较好的泛化能力。

引言：径向基（RBF）神经网络最早是由Broomhead和Lowe于1988年引入的，它是一种前馈式神经网络。

RBF神经网络的主要思想是以输入向量与一组高斯函数的基函数作为输入层，然后再通过隐藏层进行特征映射，最后通过输出层进行模式分类或回归。

1.RBF神经网络的结构：RBF神经网络包括输入层、隐藏层和输出层三层。

输入层负责接收输入向量，隐藏层负责特征映射，输出层负责输出结果。

输入层：输入层接收具有所要分类或回归的特征的数据，通常使用欧几里德距离计算输入层的神经元与输入向量之间的距离。

隐藏层：隐藏层是RBF神经网络的核心部分，它通过一组径向基函数来进行特征映射。

隐藏层的神经元数量通常和训练样本数量相同，每个神经元负责响应一个数据样本。

输出层：输出层根据隐藏层的输出结果进行模式分类或回归预测，并输出网络的最终结果。

2.RBF神经网络的训练：RBF神经网络的训练主要包括两个步骤：聚类和权值调整。

聚类：首先通过K-means等聚类算法将训练样本划分为若干个类别，每个类别对应一个隐藏层神经元。

这样可以将输入空间划分为若干个区域，每个区域中只有一个样本。

权值调整：通过最小化残差误差或最小化目标函数来优化隐藏层和输出层的权值。

常用的优化算法有最小二乘法、梯度下降法等。

3.RBF神经网络的案例实现：案例1：手写数字识别案例2：股票市场预测RBF神经网络也可以应用于股票市场的预测。

该案例中，RBF神经网络接收一组与股票相关的指标作为输入，通过隐藏层的特征映射将指标转化为更有意义的特征表示，最后通过输出层进行未来股价的回归预测。

该系统的训练样本为历史股票数据以及与之对应的未来股价。

结论：径向基（RBF）神经网络是一种应用广泛且效果良好的人工神经网络模型。

神经网络控制RBF

神经网络控制RBF神经网络是一种模拟人脑处理信息的计算模型，可以通过学习数据来预测和控制各种系统。

在控制领域，神经网络已经被广泛应用，很多控制问题可以通过神经网络来实现优化控制。

而基于类RBF（径向基函数）神经网络的控制方法也得到广泛的研究和应用，该方法是一种自适应控制方法，可以处理非线性系统，具有一定的理论和实际应用价值。

1. RBF神经网络控制方法RBF神经网络是一种前馈神经网络，由输入层、隐层和输出层组成。

其中，输入层接受外界输入，隐层包含一组RBF神经元，其作用是将输入空间划分为若干子空间，并将每个子空间映射到一个神经元上。

输出层是线性层，负责将隐层输出进行线性组合，输出控制信号。

在控制系统中，RBF神经元用于计算控制信号，从而实现控制目标。

RBF神经网络的训练包括两个阶段：聚类和权重调整。

聚类过程将输入空间划分成若干个类别，并计算出每个类别的中心和半径。

聚类算法的目标是使得同一类别内的样本距离聚类中心最小，不同类别之间距离最大。

常用的聚类算法包括k-means算法和LVQ算法。

权重调整过程将隐层神经元的权重调整到最优状态，以便将隐层输出映射到目标输出。

在实际控制中，RBF神经网络控制方法应用较为广泛，可以替代PID控制器等传统控制方法，具有良好的鲁棒性、自适应能力和较好的控制性能。

2. 基于RBF神经网络的控制方法RBF神经网络控制方法广泛应用于各种领域的控制任务，特别是在非线性系统控制中具有重要的应用价值。

基于RBF神经网络的控制方法主要包括以下两种：（1）虚拟控制策略：将系统建模为线性结构和非线性结构两部分，其中线性结构可以采用传统的控制方法进行控制，而非线性结构则采用基于RBF神经网络的控制方法进行控制。

虚拟控制策略的优点是可以将传统控制和RBF神经网络控制各自的优势融合起来，减小系统的复杂度和计算量。

（2）基于反馈线性化的控制策略：利用反馈线性化的方法将非线性系统变为一个可控的线性系统，从而可以采用传统线性控制方法进行控制。

rbf神经网络原理

rbf神经网络原理RBF神经网络又称基于最近邻的神经网络，是一种基于最近邻原理的计算模型，它是在传统的神经网络基础上发展起来的一种新型的神经网络。

一、 RBF经网络的结构与原理RBF神经网络由三层结构组成，其结构如下：输入层、隐含层、输出层。

输入层及输出层均由多个神经元组成，输入层用来接收外部输入，而输出层则用来处理数据并将结果返回外界。

隐含层则是该神经网络的核心部分，也是该神经网络的最重要的一层，它也由多个神经元组成，其主要职责是使用非线性变换将输入信号转换为输出结果。

RBF神经网络的工作原理主要是通过对每一个样本点的有效分类，来实现数据的预测和分类。

其工作原理如下：首先，网络从训练样本中学习一组最近邻表，用于计算输入与训练样本中数据点之间的距离；接着，网络利用这些距离计算出一组激活函数，用来对每个输入数据进行有效的分类；最后，网络根据每个分类对应的输出结果，综合多个神经元的输出结果，预测出最终结果。

二、 RBF经网络的优势RBF神经网络具有计算简单、参数数量少、准确率高等优势，使其在计算机视觉、语音识别、物体识别等领域有着广泛的应用。

首先，RBF神经网络具有计算简单的优势。

RBF神经网络的主要计算任务只有距离的计算和调整参数，它的计算机要求不高，而且可以采用现有的快速计算方法。

其次，RBF神经网络的参数数量少，这也是其与传统神经网络的主要区别所在。

它的参数数量仅为其他神经网络的一半至一百分之一，这种参数少的优势使得网络更加精简，训练更加容易和准确。

最后，RBF神经网络的准确率也是非常高的，这也是其与传统神经网络的主要区别之一。

它在多维数据输入的情况下，可以获得非常高的准确率，这也是它在计算机视觉、语音识别、物体识别等等领域应用的原因。

三、 RBF经网络的应用RBF神经网络在不同领域有着广泛的应用，主要应用在计算机视觉、语音识别和物体识别等领域。

1、计算机视觉：计算机视觉是指计算机在通过机器视觉以及图像处理等技术来解决视觉难题，而RBF神经网络在计算机视觉中因其具有准确率高、参数数量少等优势，一般可以应用在图形识别、人脸识别和运动目标检测等领域。

rbf神经网络原理

rbf神经网络原理
RBF神经网络，即径向基函数神经网络，是一种常用的神经网络模型。

它的核心思想是通过选择合适的基函数来近似非线性函数关系，从而实现对复杂模式的学习与分类。

RBF神经网络由三层组成：输入层，隐含层和输出层。

输入层接收外部输入的数据，每个输入节点对应一个特征。

隐含层是RBF神经网络的核心，其中的每个神经元都是一个径向基函数。

在隐含层中，每个神经元都有一个中心向量和一个标准差，用于确定其基函数的形状和大小。

通过计算输入向量与神经元中心之间的距离，再经过基函数的转换，即可得到神经元的输出。

输出层是整个神经网络的分类器，它通常采用线性组合来产生最终的输出。

常见的方法是采用最小均方误差（MSE）准则函数来训练神经网络，通过调整神经元中心和标准差的参数，以最小化实际输出与期望输出之间的误差。

RBF神经网络具有以下优点：
1. 相较于传统的前馈神经网络，RBF神经网络对线性可分和线性不可分问题的逼近能力更强。

2. RBF神经网络的训练速度较快，且容易实现并行计算。

3. 网络结构简单，参数少，不容易出现过拟合问题。

4. 对于输入输出空间中的噪声和干扰具有较强的鲁棒性。

总而言之，RBF神经网络通过径向基函数的选取，能够有效地近似非线性函数，并在模式分类等任务中取得较好的结果。

RBF神经网络

RBF神经⽹络RBF神经⽹络RBF神经⽹络通常只有三层，即输⼊层、中间层和输出层。

其中中间层主要计算输⼊x和样本⽮量c（记忆样本）之间的欧式距离的Radial Basis Function (RBF)的值，输出层对其做⼀个线性的组合。

径向基函数：RBF神经⽹络的训练可以分为两个阶段：第⼀阶段为⽆监督学习，从样本数据中选择记忆样本/中⼼点；可以使⽤聚类算法，也可以选择随机给定的⽅式。

第⼆阶段为监督学习，主要计算样本经过RBF转换后，和输出之间的关系/权重；可以使⽤BP算法计算、也可以使⽤简单的数学公式计算。

1. 随机初始化中⼼点2. 计算RBF中的激活函数值，每个中⼼点到样本的距离3. 计算权重，原函数：Y=GW4. W = G^-1YRBF⽹络能够逼近任意⾮线性的函数(因为使⽤的是⼀个局部的激活函数。

在中⼼点附近有最⼤的反应；越接近中⼼点则反应最⼤，远离反应成指数递减；就相当于每个神经元都对应不同的感知域)。

可以处理系统内难以解析的规律性，具有很好的泛化能⼒，并且具有较快的学习速度。

有很快的学习收敛速度，已成功应⽤于⾮线性函数逼近、时间序列分析、数据分类、模式识别、信息处理、图像处理、系统建模、控制和故障诊断等。

当⽹络的⼀个或多个可调参数（权值或阈值）对任何⼀个输出都有影响时，这样的⽹络称为全局逼近⽹络。

由于对于每次输⼊，⽹络上的每⼀个权值都要调整，从⽽导致全局逼近⽹络的学习速度很慢，⽐如BP⽹络。

如果对于输⼊空间的某个局部区域只有少数⼏个连接权值影响输出，则该⽹络称为局部逼近⽹络，⽐如RBF⽹络。

RBF和BP神经⽹络的对⽐BP神经⽹络(使⽤Sigmoid激活函数)是全局逼近；RBF神经⽹络(使⽤径向基函数作为激活函数)是局部逼近；相同点：1. RBF神经⽹络中对于权重的求解也可以使⽤BP算法求解。

不同点：1. 中间神经元类型不同(RBF:径向基函数；BP:Sigmoid函数)2. ⽹络层次数量不同(RBF:3层；BP:不限制)3. 运⾏速度的区别(RBF:快；BP:慢)简单的RBF神经⽹络代码实现# norm求模,pinv求逆from scipy.linalg import norm, pinvimport numpy as npfrom matplotlib import pyplot as pltimport matplotlib as mplmpl.rcParams["font.sans-serif"] = ["SimHei"]np.random.seed(28)class RBF:"""RBF径向基神经⽹络"""def__init__(self, input_dim, num_centers, out_dim):"""初始化函数:param input_dim: 输⼊维度数⽬:param num_centers: 中间的核数⽬:param out_dim:输出维度数⽬"""self.input_dim = input_dimself.out_dim = out_dimself.num_centers = num_centersself.centers = [np.random.uniform(-1, 1, input_dim) for i in range(num_centers)] self.beta = 8self.W = np.random.random((self.num_centers, self.out_dim))def _basisfunc(self, c, d):return np.exp(-self.beta * norm(c - d) ** 2)def _calcAct(self, X):G = np.zeros((X.shape[0], self.num_centers), float)for ci, c in enumerate(self.centers):for xi, x in enumerate(X):G[xi, ci] = self._basisfunc(c, x)return Gdef train(self, X, Y):"""进⾏模型训练:param X: 矩阵，x的维度必须是给定的n * input_dim:param Y: 列的向量组合，要求维度必须是n * 1:return:"""# 随机初始化中⼼点rnd_idx = np.random.permutation(X.shape[0])[:self.num_centers]self.centers = [X[i, :] for i in rnd_idx]# 相当于计算RBF中的激活函数值G = self._calcAct(X)# 计算权重==> Y=GW ==> W = G^-1Yself.W = np.dot(pinv(G), Y)def test(self, X):""" x的维度必须是给定的n * input_dim"""G = self._calcAct(X)Y = np.dot(G, self.W)return Y测试上⾯的代码：# 构造数据n = 100x = np.linspace(-1, 1, n).reshape(n, 1)y = np.sin(3 * (x + 0.5) ** 3 - 1)# RBF神经⽹络rbf = RBF(1, 20, 1)rbf.train(x, y)z = rbf.test(x)plt.figure(figsize=(12, 8))plt.plot(x, y, 'ko',label="原始值")plt.plot(x, z, 'r-', linewidth=2,label="预测值")plt.legend()plt.xlim(-1.2, 1.2)plt.show()效果图⽚:RBF训练RBF函数中⼼,扩展常数,输出权值都应该采⽤监督学习算法进⾏训练,经历⼀个误差修正学习的过程,与BP⽹络的学习原理⼀样.同样采⽤梯度下降爱法,定义⽬标函数为:ei为输⼊第i个样本时候的误差。

绝对经典RBF神经网络

1
RBF学习算法
RBF学习的三个参数：①基函数的中心 t i ②方差（扩展常数） i ③隐含层与输出层间的权值 wij 当采用正归化RBF网络结构时，隐节点数即样本数，基函数的数据中心即为样本本身，参数设计只需考虑扩展常数和输出节点的权值。
当采用广义RBF网络结构时，RBF网络的学习算法应该解决的问题包括：如何确定网络隐节点数，如何确定各径向基函数的数据中心及扩展常数，以及如何修正输出权值。
2I
2.中心自组织选取
常采用各种动态聚类算法对数据中心进行自组织选择，在学习过程中需对数据中心的位置进行动态调节。常用的方法是K-means聚类，其优点是能根据各聚类中心之间的距离确定各隐节点的扩展常数。由于RBF网的隐节点数对其泛化能力有极大的影响，所以寻找能确定聚类数目的合理方法，是聚类方法设计RBF网时需首先解决的问题。除聚类算法外，还有梯度训练方法、资源分配网络(RAN)等
i i
G ( P C1
p1 p2
pQ
G( P C2
w2
w1

F P
wQ
G( P CQ )
1.网络隐层使用Ｑ个隐节点。 2.把所有Ｑ个样本输入分别作为Ｑ个隐节点的中心。 3.各基函数取相同的扩展常数。 4.确定权值可解线性方程组：
w G(
j j 1
Q
pi p j ) t i 1 i Q
径向基函数（RBF）
1.
2 r Gauss（高斯）函数： r exp 2 2

2. 反演S型函数： r
1 r2 1 exp 2
1
3. 拟多二次函数：
r

RBF神经网络学习算法

RBF神经网络学习算法RBF（径向基函数）神经网络是一种常用的神经网络模型，其学习算法主要分为两个步骤：网络初始化和参数优化。

本篇文章将详细介绍RBF 神经网络学习算法的原理和步骤。

1.网络初始化（1）选择隐藏层神经元的个数隐藏层神经元的个数决定了网络的复杂度。

一般情况下，隐藏层神经元的个数越多，网络的拟合能力越强。

但是隐藏层神经元个数的选择也受限于样本的数量和特征维度。

（2）选择径向基函数径向基函数用于将输入样本映射到隐藏层，常用的径向基函数有高斯函数、多项式函数等。

高斯函数是最常用的径向基函数，其具有良好的非线性映射性质。

选择合适的径向基函数如高斯函数可以提高网络的拟合能力。

（3）确定径向基函数的参数高斯函数有一个重要参数σ，控制了函数的宽度。

确定适当的σ值可以使得网络在训练过程中收敛更快，提高网络的学习效率。

2.参数优化（1）梯度下降法梯度下降法是一种常用的优化方法，通过不断迭代网络参数来最小化误差函数。

具体步骤如下：a.随机初始化网络的权值和偏置。

b.使用前向传播计算网络的输出。

d.根据误差计算参数的梯度。

e.根据梯度和学习率更新参数。

f.重复b-e直到满足停止准则。

（2）最小二乘法最小二乘法是一种基于最小化误差平方和的优化方法。

具体步骤如下：a.设置误差函数为平方和。

b.对误差函数求偏导，并令导数为0，得到参数的闭式解。

c.使用闭式解更新参数。

3.网络训练与预测（1）网络训练（2）网络预测网络预测是指使用训练好的网络来进行新样本的预测。

给定新样本的特征向量，通过前向传播计算网络的输出，即为网络对该样本的预测结果。

总结：本文首先介绍了RBF神经网络的基本原理和结构，然后详细描述了RBF神经网络的学习算法。

网络初始化包括选择隐藏层神经元个数、径向基函数和参数的确定。

参数优化主要通过梯度下降法和最小二乘法来优化网络的参数。

最后，本文介绍了网络训练和预测的过程。

通过合理选择网络结构和参数，RBF神经网络可以有效地处理非线性问题，具有很好的拟合能力和预测能力。