Реализация нейронных сетей в методе многоуровневых компонентных цепей
Аннотация:
Введение. Проанализированы способы представления искусственных нейронных сетей в пакетах моделирования Simulink и SimInTech. Приведены примеры визуальных схем (моделей), построенных в данных пакетах моделирования с использованием блоков нейронных сетей. Показано, что этим моделям присущи такие недостатки, как отсутствие механизмов проведения структурной оптимизации искусственных нейронных сетей, отсутствие возможности их объединения в ансамбли и обучения нейронных сетей одновременно с работой модели объекта управления. При построении нейросетевых моделей управления затруднено использование специализированных библиотек Python (Keras, PyTorch и др.) и среды NeuroGenetic Optimizer (BioCompSystems). Метод. Показан способ реализации моделей искусственных нейронных сетей в формализме метода многоуровневых компонентных цепей. Согласно предложенному способу, построение моделей объекта и системы управления осуществляется на визуальном языке из готовых блоков (компонентов) с направленными и ненаправленными связями. Методика многоуровневого представления нейросетевых моделей управления связывает модели с другими инструментами метода компонентных цепей. Основные результаты. Предложены варианты моделей нейронных сетей с инкапсулированной и компонентной структурами. Первый вариант характеризуется компактностью модели управления, возможностью автоматизированной вариации и оптимизации структуры нейронной сети, возможностью изменения структуры сети во время работы модели при вычислительном эксперименте (сценарии). Второй вариант обладает возможностью детальной отладки, исследования процесса обучения сети и конструирования сети любой структурной сложности. Представлено описание связей основных разработанных компонентов — нейронной сети, блоков обучения, объединения нейросетей в ансамбль (бэггинг), чтения данных из файла, формирования выборок и слоев нейронной сети (входной, скрытый, выходной). Работа компонентов проиллюстрирована на реализации многоуровневой компьютерной модели неуправляемого полета тела (цели) и управляемого полета снаряда для решения задачи управления траекторией снаряда с целью поражения цели. Обсуждение. Разработанные библиотеки компонентов могут быть использованы в составе среды моделирования МАРС для построения многоуровневых систем управления объектами мультифизической природы.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Моделирование освещенности земной поверхности для выбора режимов работы источника излучения
- Люминесцентная динамика кислородного окисления Viburnum opulus L. в растворах хитозана с наночастицами золота
- Динамическое поверхностное управление всенаправленным мобильным роботом с полными ограничениями состояния и насыщением входа
- Двухдлинноволновая цифровая голографическая интерферометрия в технических приложениях
- Структурный анализ наночастиц ZrO2 и TiO2
- Влияние покрытий поливинилбутираля с углеродными квантовыми точками на характеристики кремниевых солнечных элементов
- Численный алгоритм поиска оптимального состава реагирующей смеси на основе кинетической модели реакции
- Рамановская спектроскопия нанокомпозитов ZnO/ZnS и ZnO/ZnSe, полученных методом сольвотермического микроволнового синтеза
- Эмоциональный анализ данных социальных сетей с использованием кластерной вероятностной нейронной сети с параллелизмом данных
- Оценка возможности применения метода декомпозиции изображений по топологическим признакам для уменьшения энтропии при их сжатии
- Алгоритм контроллера нечеткой логики для размещения файлов в системе хранения данных
- Персонализация сверточных нейронных сетей в задаче обнаружения стресса с использованием данных вариабельности сердечного ритма
- Использование топологического анализа данных для построения байесовских нейронных сетей
- Метод моделирования вязкоупругих свойств ориентированных полимерных материалов с помощью многобарьерной теории
- Проектирование микрополосковой патч-антенны на основе метаматериала SSRR для терагерцового диапазона с использованием алгоритма оптимизации Fennec Fox
- Алгоритм оперативного поддержания температурного режима блоков усиления мощности передающего комплекса радиолокационной станции на основе тепловой модели
- Конвективный теплообмен и гидродинамика течения у торцевой стенки лопатки турбины под действием магнитного поля
- Методы бесконтактной регистрации информационных сигналов для аудита информационной безопасности систем и сетей электроснабжения
- Оценивание параметров синхронного двигателя с постоянными магнитами
- Проблемы защиты содержимого внутренней памяти микроконтроллеров Renesas