神经网络在电子元器件无铅微连接润湿特性研究中的应用

河南科技大学本科毕业设计（论文）I神经网络在电子元器件无铅微连接润湿特性研究中的应用摘要人工神经网络是20世纪50．60年代产生、80年代以来发展起来的一种处理复杂非线性问题十分有效的手段。它模拟人脑的特征，具有自组织、自学习、自适应、容错性等特点，被广泛应用于模式识别、预测及模糊控制等领域。焊接焊料润湿力的预测实质上是一种依据焊接工艺参数以及实验得出的实际润湿力建立一个网络然后再进行预测的问题，因此研究神经网络在电子元器件无铅微连接中的应用具有非常现实的意义。神经网络的结构类型很多，大致可以分为前向网络和反馈网络。在软测量中常用多层前向网络，其中最常用的两种是BP神经网络和RBF神经网络。因此本文首先介绍人工神经网络的理论，主要阐述人工神经网络的结构和算法。然后再在MATLAB这一面向科学与工程计算的高级语言学习和掌握的基础上，利用其中的人工神经网络工具箱，依据实据实验测得的焊接工艺参数，分别建立BP和RBF网络模型。为了避免出现神经元饱和这一问题，在对网络进行训练之前必须对数据进行处理，以消除原始数据形式不同所带来的不利，因此对原始数据进行了归一化处理。然后利用处理过后的数据训练网络，在这过程中需要反反复复多次调节相关参数，进而确立最佳网络。最后用已建的人工神经网络模型，在已知焊接工艺参数的情况下，对焊料的润湿力进行预测来验证网络的正确性。关键词：人工神经网络，BP网络，RBF网络，润湿力，预测河南科技大学本科毕业设计（论文）IITHECOMPLICATIONOFNEURALNETWORKINTHESTUDYOFMICROCONNECTIONANDWETTINGCHARACTERRISTICSOFLEAD-FREEELECTRONICCOMPONENTSABSTRACTTheartificialneuralnetworkwasgeneratedinthe20thcentury,50.60years,anddevelopedtoaveryeffectivemeanstodealwithcomplexnonlinearproblemssincethe1980s.Itsimulatesthecharacteristicsofthehumanbrain,withcharacteristicsofself-organizing,self-learning,adaptive,faulttolerance,etc.,andarewidelyusedinpatternrecognition,predictionandfuzzycontrol.Thepredictionofweldingsolderwettingforceisessentiallyabasisweldingprocessparametersandtheactualexperimentalwettingforcetoestablishanetworkandthentopredict,sothestudyofneuralnetworkinthelead-freemicro-connectionofelectroniccomponentsisofveryrealisticsensible.Therearelotsofkindsofneuralnetworkstructureandcanbedividedintotheforwardnetworkandfeedbacknetwork.Inthesoftmeasurementcommonlyusedinmultilayernetworks,includingthetwomostcommonBPneuralnetworkandRBFneuralnetwork.Thisarticlefirstintroducesthetheoryofartificialneuralnetworks,mainlyonthestructuresandalgorithmsofartificialneuralnetworks.Thenonthebasisoflearningandmasteringthehigh-levellanguageofMATLAB-orientedscientificandengineeringcomputing,andestablishtheBPandRBFnetworkmodelrespectivelybasedonsubstantiatedexperimentallymeasuredweldingparametersusingartificialneuralnetworktoolbox.Inordertoavoidtheproblemofneuronsaturation,thedatabeforetrainingthenetworkmustbeprocessedto河南科技大学本科毕业设计（论文）IIIeliminatetheadversebecauseofthedifferencesofrawdataform,sotherawdataarenormalized.Thenusetheprocesseddatatotrainnetwork.Inthisprocessweshouldadjusttherelevantparametersbackandforthseveraltimes,andthenestablishthebestnetwork.Finally,usetheartificialneuralnetworkmodel,whichhasbeenbuilt,topredictthesolderwettingforcetoverifythecorrectnessofthenetworkinthecaseofknownweldingparameters.KEYWORDS：artificialneuralnetwork,BPnetwork,RBFnetwork,thewettingforce,forecast河南科技大学本科毕业设计（论文）IV目录前言................................................................................................11.设计的依据与意义..................................................................12.为什么把神经网络引入电子元器件无铅微连接润湿特性的研究2第1章神经网络理论.......................................................................4§1.1关于人工神经网络................................................................4§1.1.1生物神经元模型.............................................................4§1.1.2人工神经元模型.............................................................5§1.1.3神经网络的拓扑结构.....................................................7§1.2人工神经网络的主要学习算法............................................8§1.3BP神经网络原理...................................................................9§1.3.1BP神经网络...................................................................9§1.3.2流程图..........................................................................10§1.4径向基神经网络网络原理..................................................11§1.4.1RBF神经网络的结构...................................................11§1.5网络的设计.........................................................................12§1.5.1网络的层数..................................................................12§1.5.2隐含层的神经元数.......................................................12§1.5.3初始权值的选取...........................................................13§1.5.4学习速率......................................................................13第2章研究所使用的工具.............................................................14§2.1MATLAB语言简介.............................................................14§2.2MATLAB语言特点.............................................................14§2.3神经网络工具箱简介..........................................................16第3章建立电子元器件无铅微连接润湿特性预测......................18的神经网络模型...............................................................................18§3.1实验数据的处理..................................................................18河南科技大学本科毕业设计（论文）V§3.2BP网络应用于焊接焊料润湿力的预测中..........................22§3.3RBF网络应用于电子元器件无铅微连接润湿特性的预测中29结论..............................................................................................35参考文献..........................................................................................36致谢..............................................................................................38河南科技大学本科毕业设计（论文）1前言1.设计的依据与意义人工神经网络是一种应用类似于大脑神经突触联接的结构进行信息处理的数学模型。它是根植于神经学、数学、统计学、物理学、计算机科学及工程等学科的一种技术。在工程与学术界也常直接简称为神经网络或类神经网络。神经网络是一种运算模型，由大量的节点（或称神经元）和之间相互联接构成。