MATLAB实现动态模糊神经网络非线性系统辨识

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现动态模糊神经网络（DFNN），通过整合模糊逻辑与神经网络自适应调整结构与参数，有效提升非线性系统辨识的精度与收敛速度，适用于复杂动态建模场景。

详 情 说 明

动态模糊神经网络在非线性系统辨识中的应用实现与分析

项目介绍

本项目实现了一个基于动态模糊神经网络（Dynamic Fuzzy Neural Network, DFNN）的非线性系统辨识系统。该系统结合模糊逻辑与神经网络的优势，利用动态网络结构调整机制和在线参数学习算法，实现了对复杂非线性系统的精准建模与动态特性辨识。项目提供了从数据预处理、模型训练到性能评估与可视化的完整解决方案。

功能特性

• 智能非线性建模：基于输入输出数据自动建立非线性系统的动态数学模型
• 自适应结构演化：采用动态模糊规则生成机制，根据系统复杂度自动调整网络结构
• 在线参数学习：应用递推最小二乘算法实现模型参数的实时更新与优化
• 规则库优化：集成自适应规则修剪机制，有效控制网络规模并提升泛化能力
• 全面性能评估：提供多种量化指标（MSE、R²等）和可视化分析工具
• 多模式运行支持：支持离线批量训练和在线实时辨识两种工作模式

使用方法

数据准备

准备训练数据矩阵（N×M维，N为样本数，M为特征数）和相应测试数据集，确保数据格式一致。

参数配置

设置初始网络参数，包括：

• 隶属度函数参数（中心与宽度）
• 规则生成与修剪阈值
• 学习率参数
• 最大规则数限制

模型训练与测试

运行主程序，系统将自动完成：

1. 数据加载与预处理
2. DFNN模型初始化
3. 迭代训练与结构优化
4. 测试集性能验证
5. 结果可视化输出

结果分析

查看生成的性能指标、预测对比图、误差分析图及规则库权重分布，评估辨识效果。

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018a或更高版本
• 必需工具箱：神经网络工具箱、优化工具箱

硬件建议

• 内存：≥8GB（处理大规模数据时推荐≥16GB）
• 处理器：多核CPU（加速训练过程）

文件说明

主程序文件整合了项目所有核心功能，包括系统初始化设置、动态模糊神经网络结构的构建与调整、递推最小二乘学习算法的实现、规则库的自适应管理、模型训练与测试流程控制，以及结果可视化与性能评估模块的协调运作。该文件作为项目总入口，提供了完整的非线性系统辨识解决方案。