外反馈是反馈方式的一种,外反馈是通过对行为结果的知悉而实现的反馈,而内反馈是通过内部刺激所提供的信息而实现的反馈。先外反馈后内反馈效果最好。
离心式压缩机透平转速预测
离心式压缩机透平转速预测难以实现,虽然引入了基于
Elman神经网络的离心式压缩机透平转速预测方法,但当离心式压缩机转速变化比较大时,该预测方法的预测精度就明显下降。针对这一现象,提出了一种基于外反馈Elman的离心式压缩机透平转速预测方法。在标准Elman神经网络的基础上加一个由输出到输入 的外反馈,通过带外反馈的Elman神经网络实现对离心式压缩机透平转预测。
带外反馈的Elman神经网络
Elman神经网络除了输入层、隐层、输出层单元外,还有一个特殊的联系单元。联系单元用来记忆隐层单元以前时刻的输出值,它使该网络有动态记忆的功能。神经网络中有一个由A到B内反馈,此反馈连接使得网络能够用来检测和生成时变模式。
设网络的输入层有r个节点,隐层与联系单元有n个节点,输出层有 m个节点,则网络输入u为r维向量,隐层输出x及联系单元输出xc 为n维向量,网络输出y为 m维 向量,连接权 W11为n×n维矩阵,W12为n×q维矩阵,W13为m×n维矩阵,α为自连接反馈增益因子。
由于各层神经元的反馈信息都会影响到神经网络的信号处理能力,为进一步提高Elman网络性能,就要充分利用输出层节点和承接层节点。因此基于上述理论对
Elman神经网络进行了修改,在输出层和输入层之间加一个反馈。
相对Elman网络,加了外反馈的网络动态性能得到增强,从而提高了网络每次迭代的效率。
转速预测
V1阀门的改变会使其他状态量也相 应 改 变,从而会间接影响转速的变化,以此对
离心式压缩机转速进行 预测。加载所要训练的参数,利用MATLAB导入神经网络,给定系统初始和期望之后,系统根据期望得到参 数取值和偏差从而确定神经网络系统模型。然后选阀门打开过程中的另外27组数据对产生的
神经网络模型进行验证。
与Elman神经网络预测误差的比较
相同情况下用Elman神经网络预测压缩机透平转速,Elman神经网络和带外反馈Elman神经网络在对转速进行预测的收敛速度上都比较理想。在转变化相对稳定的情况下,Elman神经网络和带外反馈的 El-man神经网络都有较高的预测精度。但是,当转速突然变化很大时,带外反馈的Elman神经网络能 够通过自身内、外反馈的调节快速、准确地调整到稳定状态,并且预测误差的能力与转速变化之前相比基本上不变。这也说明了基于带外反馈的Elman神经网对压缩机透平转速预测是可以被广泛应用的。
未经处理前的接收信号的峰值范围为 -15.34dBFS~-38.17dBFS;经过处理后信号的峰 值范围为-25.01dBFS~-36.68dBFS,通过频谱分析,调频广播信号的频谱在一定程度上实现了均衡。从接收到广播信号来看,在 AGC范围内,确实使广播信号更加清晰。
光电外反馈与互注入混沌保密系统
基于光电外反馈与互注入技术的混沌同步方法,所传同步信息较少,被截取后获得的脉冲信号恢复出混沌系统的难度极大,有效提高了保密通信的安全性。在分析光电外反馈与互注入混沌系统原理的基础上,设计了系统模型并进行了系统的仿真实验与分析。仿真结果表明,该系统具有较高的安全性和时效性。
光电外反馈与互注入系统模型
系统由一个工作在混沌状态的光电外反馈激光器,两个通过n条双向互注入链路连接的
半导体激光器1和2组成。 半导体激光器1和半导体激光器2除了接收到相互间的注入光外,还同时接收到来自驱动半导体激光器的光电外反馈注入 ,因此,半导体激光器1和半导体激光器2的动态输出特性由相互间的互注入和光电外反馈注入共同决定。 由于驱动半导体激光器的单向混沌光注入,半导体激光器1和半导体激光器2的非线性输出行为得到增强,半导体激光器可以很容易地工作在混沌状态,而且混沌载波的有效带宽也得到大大增强。
在相同的光电外反馈注入和多延时互注入条件下,
半导体激光器1和半导体激光器2工作在对称状态,满足系统中产生实时混沌同步的基本要求。 系统中半导体激光器1和半导体激光器2接收到相同的外部混沌光注入,而不是自身反馈,因此,半导体激光器1和半导体激光器2时刻接收到一个完全相同的光电外反馈信号, 促进了系统对称性的维持,有利于实现稳定高品质的混沌同步 ;其次,由于来自光电外反馈激光器的注入-锁定效应,半导体激光器1和半导体激光器2的输出将逐渐向光电外反馈激光器的输出靠近 ,所以理论上可以得出 ,只要光电外反馈激光器注入足够强,光电外反馈注入和互注入混沌系统中就能实现混沌同步。
光电外反馈与互注入的混沌同步
整个系统由一个光电外反馈激光器和半导体激光器1和半导体激光器2组成,各器件之间由光纤进行连接。光电外反馈激光器、 半导体激光器1以及半导体激光器2均为无内置隔离器的蝶形封装分布反馈激光器(Distributed Feed Back,DFB),有相似的工作特性,波长均在1550nm附近。 各半导体激光器由超低噪声电流源驱动,同时用
温度控制器控制其工作温度;通过调节电流源和温度控制器可使光电外反馈激光器、 半导体激光器1和半导体激光器2三者之间的波长相匹配。
适当地调节偏振控制器1、可变衰减器1以及外部数字反射镜使光电外反馈激光器工作在混沌态,并将该输出 通过光纤分别注入到半导体激光器1和半导体激光器2中,隔离器1保证驱动半导体激光器输出的混沌光信号被单向注入到半导体激光器1和半导体激光器2中,单向注入延时由光电外反馈激光器决定,强度可由可变衰减器2进行调节 ;如果需要增大注入信号强度,还可以在耦合器1和耦合器2之间放置一
掺铒光纤放大器。 半导体激光器1和半导体激光器2通过一段光纤连接,它们之间各光纤链路上注入光的偏振、强度可由偏振控制器和可变衰减器进行调节。 半导体激光器1和半导体激光器2的输出一部分直接输入
光谱分析仪,一部分通过
光电探测器后输入示波器和
频谱分析仪等器件中,观察、分析半导体激光器1和半导体激光器2的光谱特性、 频谱特性、输出特性和同步特性,同时也可将数据通过
数据采集卡导入计算机进行后期的数值分析。
半导体激光器1和2输出之间的影响
不同互注入延时组合条件下光电外反馈注入强度和互注入强度对半导体激光器1和半导体激光器2输出之间的相关性的影响 ,通过分析可知 ,不同互注入延时条件下所得结果相似:对于任意的互注入强度,当光电外反馈注入强度超过一定阈值时,半导体激光器1和半导体激光器2之间总能实现实时混沌同步;互注入强度越小,越容易实现实时混沌同步,稳定实时混沌同步工作区域越宽 。这主要是由于系统中,实时混沌同步的实现由光电外反馈注入的注入-锁定效应和互注入对激光器输出的交叉影响的相对强弱决定。
由于半导体激光器1和半导体激光器2初始条件不可能完全相同 , 而混沌系统对初始条件极其敏感,因此半导体激光器1和半导体激光器2在同一时刻接收到的互注入信号并不相同,这对实时混沌同步的实现将起消极作用。 但是,半导体激光器1和半导体激光器2同时接收到的相同的光电外反馈注入对实现实时混沌同步起积极作用,它促使半导体激光器1和半导体激光器2的输出向着相同的方向演变。 假如互注入较弱时,较弱的光电外反馈注入即可克服互注入对激光器输出的交叉影响,使半导体激光器1和半导体激光器2的输出达到混沌同步 ;相反,假如互注入强度较大时 ,互注入引起的交叉影响较强 ,需要较强的光电外反馈注入来使半导体激光器1和半导体激光器2的输出向光电外反馈激光器的输出接近,实现半导体激光器1和半导体激光器2之间的稳定实时混沌同步。