试验样本的采集需要的器材 有:MPM280压力传感器、压力变送器信号控制电路板、标准压力计、压力传感器高低温测试温箱、测试电脑、MSP430下载线。将压力变送器连接好置于压力变送器测试温箱内,将压力变送器反映温度和压力信号的4根导线连接到压力变送器信号控制电路板上,电路板上通讯接口与主机相连,MSP430下载线一端与单片机JTAG相连,另一端与主机相连。
在神经网络的试验样本及检测样本的采集中,单片机完成的工作是上电初始化、温度和压力的A/D转换,将转换之后的数据通过RS一485通讯发送到主机上显示出来,记录温度和压力的A/D采样值,其中A/D采样值选择的参考电压为单片机内部设定电压1.5 V,所测得的数据如表1所示。通过表1可以看出:原压力变送器的零点A/D采样值由一40℃的223漂移到80℃的185,满点由一40℃的3 961漂移到80℃的3 016,并且在加相同的压力下,不同温度点的A/D采样值也是不同的,可以看出有很大的温度漂移,所以要进行温度补偿。
式中: ,U 为第m个样本U的标定值和归一化值;U , i为给定温度下传感器输出的最大值和最小值;P ,P 为第m个样本P的标定值和归一化值;P… ,P 为被测压力的最大值、最小值。
温度 也是采用和u一样的归一化方法。为了检验压力变送器训练后BP网络的控制性能,需要对BP网络进行样本检测,这时需要对经过神经网络工具箱仿真之后的数据进行反归一化处理,反归一化的目的是将神经网络输出的0.05~0.95之间的数映射到期望的区间值。反归一化公式为
P =(P 一0.05)·(P 一P )/0.9+P .n (3)
式中:P 为为神经网络仿真输出值;P ,P 为归一化时的训练样本中压力标定值中最大与最小值;P 为最终数据融合值。
2.3 压力变送器BP网络的建立及训练
打开MATLAB进人命令窗口界面,输入nntool进入神经网络工具箱主界面 ],建立一个4层的BP网络,第一层为输入层,为2个神经元,表温度和压力A/D采样值归一化后的数值输入;第一隐含层为5个神经元,第二隐含层为4个神经元;输出层为1个神经元,表示处理后压力输出,各层的激励函数均为tansig函数。将归一化之后训练样本输入值和目标值导人到神经网络工具箱,其中训练样本选择一40℃,一30℃ ,一2O℃,一10℃ ,0℃ ,20 qC,30 oC,d0 oC,60℃ ,80℃共10个温度点的温度和压力采样值,检测样本选择1O℃的温度和压力A/D采样值,在MAⅡAB神经网络工具箱训练选项卡上设置训练参数,点击TRAIN按钮进行训练,如果训练次数达到最大仍没有使误差最小,继续训练,当达到训练误差不再减小时停止训练,此时的误差为3.225×10一,训练次数达到2 899次,为了验证神经网络对传感器温度补偿的有效性以及准确程度,把采集到的数据输入神经网络进行检测,把输出值进行反归一化处理后得到融合值。
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