[发明专利]一种有限元方程组神经网络求解器

摘要

本申请公开了一种有限元方程组神经网络求解器。该求解器包括硬件神经元阵列，单片机，非易失性存储器，输入输出电路，微机RS232。神经元硬件电路用运算放大器、数字电位器等电子元器件构建,并利用模拟开关实现多个神经元输入输出之间的关联。有限元方程组神经网络求解器中各神经元的权值、阈值及输入/输出联接关系均可由单片机根据对控制系统离线学习训练的结果进行自动调整，具有较强的系统适应性。在整个网络系统的控制过程中无需微机、单片机的参与,因而是“纯硬件”系统,可充分发挥神经网络响应速度快、并行处理能力强的优点。本发明结构简单、可扩展性好、器件体积小、功耗低，有望在有限元大型方程组求解中得到应用。

主权项

1.一种有限元方程组神经网络求解器，其特征是：包括硬件神经元阵列，单片机，非易失性存储器，输入输出电路，微机RS232，在所述单片机上分别连接有硬件神经元阵列、微机RS232和非易失性存储器，所述硬件神经元阵列由神经元输入信号加权求和电路、偏差比较电路和输入输出连接电路组成，所述神经元输入信号加权求和电路和偏差比较电路并联在所述输入输出连接电路上，在所述输入输出电路上，其输入输出满足方程a(0)＝P，εda/dt＝‑Ka+F.其中，K为有限元结构刚度矩阵，是一正定矩阵。F为结点载荷列阵。a为代求节点位移列阵，在所述硬件神经元阵列中，电路方程为如果令c＝ε，v_i＝a_i，则电路方程可写成进一步可写成其解为因为K为正定矩阵，所以当t→+∞时，a(t)将趋近于一个与初始值a₀无关的解向量(神经网络的平衡点)，即lim a(t)＝K^‑1F,由此可知，该神经网络的平衡点即为有限元方程组的理论解。