纺织学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (01): 52-56.doi: 10.13475/j.fzxb.20180305606

• 纺织工程 • 上一篇    下一篇

应用四层BP神经网络的棉纱成纱质量预测

查刘根, 谢春萍()   

  1. 生态纺织教育部重点实验室(江南大学), 江苏 无锡 214122
  • 收稿日期:2018-03-23 修回日期:2018-09-07 出版日期:2019-01-15 发布日期:2019-01-18
  • 通讯作者: 谢春萍
  • 作者简介:查刘根(1992—),男,硕士生。主要研究方向为计算机配棉。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2017YFB0309200);江苏省产学研项目(BY2016022-16);江苏省自然科学基金项目(BK20170169);纺织服装产业河南省协同创新项目(hnfx14002);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(JUSRP51731B)

Prediction of cotton yarn quality based on four-layer BP neural network

ZHA Liugen, XIE Chunping()   

  1. Key Laboratory of Eco-Textiles (Jiangnan University), Ministry of Education, Wuxi, Jiangsu 214122, China
  • Received:2018-03-23 Revised:2018-09-07 Online:2019-01-15 Published:2019-01-18
  • Contact: XIE Chunping

摘要:

为进一步提高BP神经网络在纱线质量预测时的精度和训练速度,在传统单隐层的三层BP神经网络模型的基础上,提出具有双隐层的四层BP神经网络来进行棉纱成纱质量预测。构建纯棉纱的断裂强力模型和纱线条干CV值模型,并在每个模型下分别设计出1个三层BP神经网络和1个四层BP神经网络,最后利用MatLab进行训练和仿真,且为保证结果的可比较性,2种网络模型的训练参数设置和使用的数据均保持一致。结果表明:在纱线断裂强力模型下,四层网络相比于三层网络最大训练步数由740步减少到533步,相对平均误差由9.6%下降到7.5%;在纱线条干CV值模型下,四层网络相比于三层网络,最大训练步数由929步减少到604步,相对平均误差由10.2%下降到8.3%。

关键词: 成纱质量预测, 棉纱, 四层BP神经网络, MatLab仿真

Abstract:

In order to further improve the accuracy and training speed of the BP neural network in yarn quality prediction, a four-layer BP neural network with double hidden layers was proposed for cotton yarn quality prediction on the basis of the conventional three-layer BP neural network model of single hidden layer. By constructing the model of the breaking strength of pure cotton yarn and the CV model of yarn levelness, a three-layer BP neural network and a four-layer BP neural network were designed under each model, and the final training and simulation were performed using MatLab. In order to ensure the comparability of the final results, the training parameters of the two network models and the data used are consistent. The experimental results show that under the fracture strength model, the maximum number of training steps in the four-layer network compared to the three-layer network is reduced from 740 to 533, and the relative average error decreases from 9.6% to 7.5%. In the yarn levelness CV value model under the four-layer network, compared with the three-layer network, the maximum number of training steps decreases from 929 to 604, and the relative average error decreases from 10.2% to 8.3%.

Key words: yarn quality prediction, cotton yarn, four-layer BP neural network, MatLab simulation

中图分类号: 

  • TS111.9

图1

基本的BP神经网络模型"

表1

部分原始数据"

马克隆
上半部
平均长度/
mm
整齐
短纤维
指数
强度/
(cN·dtex-1)
断裂
强力/
cN
条干
CV值/%
4.4 29.7 83.3 14.3 29.9 714.6 12.4
4.4 29.8 83.3 14.2 30.1 689.5 12.0
4.5 29.8 83.3 14.3 30.1 699.3 12.3
4.4 29.5 82.6 16.4 28.8 679.6 12.6
4.3 29.4 82.6 16.1 29.0 685.8 12.7
4.3 29.4 82.6 16.1 29.0 683.6 12.8
4.4 29.4 82.8 15.8 29.0 671.6 13.0
4.3 29.3 83.0 15.9 28.6 673.7 13.2
4.4 29.3 83.0 15.9 28.6 652.4 12.7
4.3 29.1 82.7 16.4 28.5 676.3 12.9

图2

三层网络结构 注:W为网络中的各神经元权值矩阵;B为网络的阈值。"

图3

四层网络结构"

图4

纱线断裂强力模型三层网络误差曲线"

图5

纱线断裂强力模型四层网络误差曲线"

图6

条干模型三层网络误差曲线"

图7

条干模型四层网络误差曲线"

表2

仿真结果"

网络模型 结构 精度
目标
最大训练
步数
相对平均
误差/%
断裂强力
模型
三层 5-4-1 0.001 740 9.6
四层 5-3-2-1 0.001 533 7.5
条干
CV值模型
三层 5-4-1 0.001 929 10.2
四层 5-3-2-1 0.001 604 8.3

图8

相关性分析图"

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