1.一种基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述继电器寿命预测方法包括如下步骤:
步骤1:通过对电磁继电器进行失效退化实验,获取建立训练样本所需的材料性能参数;
步骤2:对步骤1中实验获得的材料性能参数原始数据进行均值化处理,数据归一化处理,以此获得样本数据;
步骤3:设计BP神经网络结构,确定BP神经网络的拓扑结构;
步骤4:设置改进的RAO算法的初始化参数,通过改进的RAO算法得出最优解,作为网络初始连接权值与节点阈值;
步骤5:选取训练数据输入至神经网络模型,使用改进的BP算法训练BP网络;
步骤6:通过反复调整权值与阈值,减小输出量与实际量之间的误差,直至满足精度要求。
2.根据权利要求1所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述步骤4中采用改进的RAO算法得出BP神经网路的初始化参数的具体步骤如下:步骤4‑1:设定算法的各起始值;
步骤4‑2:生成混沌系数chao和随机数a,并用Fitness定义粒子适应度,定义如下:其中,y′i,yi分别是第i代循环容量的预测和真实值;
步骤4‑3:根据随机数a和混沌系数chao相对大小选择更新策略;
步骤4‑4:计算新粒子Fitness值,并与原粒子比较,如果得出的结果更好则替换;
步骤4‑5:重复步骤4‑2至步骤4‑4,直到满足迭代的条件;
步骤4‑6:迭代结束,得到最优解。
3.根据权利要求2所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:
所述步骤4‑2中产生混沌系数chao采用二维混沌映射,映射公式为:其中,xi,yi为混沌序列数,初始值设置为x0=0.2,y0=0.3。
4.根据权利要求2所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述步骤4‑3中所述策略为倾向全局搜索的策略,表示为:其中,chao是由混沌公式产生的混沌值, 是由第k带种群中随机选择的不为Xk,i的候选解,df取值为1或2的随机整数,上述式是指将第k代种群的最优解Xbest,i作为基准向量,同时结合包含两个随机候选解的扰动项,在该扰动项中,将这两个随机候选解作差,并加入随机扰动因子df,当随机扰动因子df取1时,公式倾向于局部搜索,当df取2的时候,相当于给原更新公式引入扰动变量,从而跳出局部最优,同时,为了能够保证策略选择的随机性,在每一次种群迭代时,生成随机数a∈(‑1,1),根据混沌值chao与随机数a的大小关系选择不同的更新策略进行种群的更新。
5.根据权利要求1所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述步骤5中改进的BP算法是含有动量项和自调整学习率的BP训练算法,给待训练参数的调整量加动量向,即w=w+Δw+βΔw′,其中Δw为基本BP算法的调整量,βΔw′为动量项,β为动量系数,Δw′为上次的权值修改量,给算法设定学习速率的增加即减少比率,实现算法的自适应调节。
6.根据权利要求1所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述步骤3中所设计的BP神经网络结构为含有网络隐含层、输出层和中间层的三层前向神经网络,中间层神经元单元数目p公式为:网络隐含层神经元选用tansig传递函数,输出层神经元选取purelin传递函数,隐含层和输出层的神经元激活函数均采取Sigmoid。
7.根据权利要求1所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述步骤6中通过反复调整权值与阈值,减小输出量与实际量之间的误差时采用的误差分析方法如下:
式中yi为剩余寿命预测值, 为实际的继电器寿命。
8.根据权利要求1所述基于改进RAO算法与BP神经网络继电器寿命预测方法,其特征在于:所述步骤2中归一化处理确保数据范围为[0,1],公式为:* *
式中,X ,S为归一化数据值,X,Xmax,Xmin分别为网络输入量的原始样本数据及最大、最小值,S,Smax,Smin分别为网络输出量的原始样本数据及最大、最小值。