BP神经网络用于光镊力的非线性修正.pdfVIP

维普资讯 第 16卷 第 1期 光学 精密工程 V0I_16 No．1 2008年 1月 OpticsandPrecisionEngineering Jan．2008 文章编号 1004—924X(2008)O1—0006—05 BP神经网络用于光镊力的非线性修正 王自强 ，李银妹 ，楼立人 ，魏衡华 ，王 忠 (1．中国科学技术大学理学院，安徽合肥230026；2．中国科学技术大学信息学院，安徽合肥230026) 摘要 ：提 出了运用 BP神经网络法对光镊力的测量和标定进行非线性修正 。针对 BP算法收敛慢 的缺点，采用 LM算法 改进 BP神经网络算法。结合常用 的流体力学法进行 了实验研究，证实了所提 出的方法使光镊力的测量范围扩大 了 3O 。与多项式拟合方法相 比，该方法的精度更高。研究结果表明，采用神经网络算法在不需增加或更换实验设备的前 提下，可以有效地提高光镊系统的性能指标。 关 键 词：光镊 ；BP神经网络 ；非线性修正 中图分类号：TN249；TP183 文献标识码 ：A ApplicationofBPneuralnetworktononlinearity correction ofopticaltweezerforce W ANG Zi—qiang ，1．IYin—mei，LOU Li—ren ，W EIHeng—hua ，W ANG Zhong (1．SchoolofScience，Universityo／ScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China； 2．SchoolofInJormation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，China) Abstract：TheBack—Propagation (BP)neuralnetworkwasproposedtocorrectthenonlinearityandto optimizetheforcemeasurementandcalibrationofanopticaltweezersystem．Consideringthelow con— vergencerateoftheBP algorithm，the1．evenbergM arquardt(LM )algorithm wasusedtoimprovethe BP network．Theproposedmethodwasexperimentallystudiedforforcecalibrationinatypicaloptical tweezersystem usingthehydromechanicmethods．Theresultshowsthatwiththenonlinearitycorrec— tionusingBP neuralnetwork，therangeofforcemeasurementofanopticaltweezersystem isenlarged by3O andtheprecisionisalsoimprovedcomparingwithpolynomialfittingmethod．Itisdemonstra— tedthatthenonlineartycorrectionbyneuralnetworkmethodimproveseffectivelytheperformanceof opticaltweezerswithoutaddingorchangingmeasuringsystem． Keywords：opticaltweezer；Back—Propagation (BP)neuralnetwork；nonlinearitycorrection 学过程 的重要因素。例如，在微观生物学中，人们 引 —王口． 试