《工业控制计算机》
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年第
!%
卷第
$&
期
自动售货机运营过程中工作人员对每台售货机定期处理的
周期间隔难以确定, 例如夏天由于天热, 人们需要补充更多水
分
,销售量较大,而冬天的情况刚好相反。 因此有必要对罐装饮
料自动售货机的销量的规律进行总结和预测
, 合理安排工作人
员对每台饮料自动售货机操作的工作周期间隔, 避免周期间隔
过短造成的不必要的人力浪费和重复工作, 也避免周期间隔过
长造成的饮料自动售货机缺少货物。 本文选用神经网络模型建
立了罐装饮料自动售货机销量的预测模型,通过神经网络算法、
网络结构等方面的研究,确定了合适的网络结构和算法。
1
预测模型建立
基于神经网络的数据预测问题在不同工程背景和应用领域
中得到了广泛的关注,并且取得了大量的算法成果
[
$’(
]
。 本文使
用
)*
神经网络进行校园自动售货机的销售额预测,
)*
神经网
络一般是指反向传播算法的多层前馈型神经网络, 输入的数据
从输入层传递至隐含层,再从隐含层传递至输出层。 各层神经元
之间存在的连接强度, 用权值表示强度的强弱并反映神经元间
连接的紧密度。 如图
#
是本文罐装饮料自动售货机销售额预测
神经网络模型, 其中输入层的
+
#
、
+
!
、
+
,
分别是预测依据的历史
数据
,输出层的
-
#
、
-
!
、
-
.
分别是需要预测的对象,这个
)*
神经
网络建立了
,
维空间到
.
维空间的映射关系实现预测的功能。
图
$
罐装饮料自动售货机销售额预测神经网络模型
2
实验数据来源与处理
!/#
实验数据来源
本文的数据主要源于校企合作的罐装饮料自动售货机在学
校的销售情况,图
!
为自
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年
1
月至
!&##
年
2
月共计
$"%
周罐装饮料自动售货机每周销售额的曲线图。
图
!
罐装饮料自动售货机周销售额曲线
!3!
数据的归一化处理
在建立神经网络预测模型之前, 首先要将数据进行归一化
处理,使所有数据的范围统一,保证在
4&
,
$5
的区间内,以适应网
络中的
6
函数。
若使用
+
、
-
分别表示转换前和转换后的数值, 归一化方法
的计算公式如下:
!"
(
#$%&’()*+,
)
-
(
.)/0)*+,$.&’0)*+,
) (
$
)
78+98:;<
、
7=.98:;<
分别为样本的最大值和最小值。
!/>
预测结果检验
为了验证算法的有效性,仅从图中难以直观得到定量结果,
因此选择全参考的客观评价测度来比较不同方法的性能。 设
+?
{
+
$
,
+
!
,…,
+
@
}表示实际的销售额数值,
-?
{
-
$
,
-
!
,… ,
-
@
}表示神
经网络输出的预测的销售额,
@
表示周的个数。 每个数值对应的
预测误差
<
=
计算公式为:
,
&
1/
&
$!
&
,
&12
,
3
,…,
4
(
!
)
采用均方误差(
,<8. AB;8C<D <CCEC
,
76F
)衡量算法优劣
定义为:
.56
(
/
,
!
)
1
2
4
4
& 1 2
Σ
,
3
&
姨
(
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)
基于神经网络的自动售货机销量预测
钱永渭 余世明
(浙江工业大学信息工程学院,浙江 杭州
>#&&!>
)
9<.D=.G 78HI=.< 68:<A JEC<H8AK=.G )8A<D E. @<;C8: @<KLECM
摘 要
采用神经网络理论对罐装饮料自动售货机销售额的预测进行了数学建模, 采用
)*
神经网络实现了罐装饮料自动售
货机销售额的预测,并通过隐层神经元和输入层神经元个数的确定以及训练算法性能对比验证了所设计模型和方法的可
行性和有效性
,为罐装饮料自动售货机的管理工作提供了一种新的方法。
关键词:自动售货机,神经网络,销量预测
Abstract
N. KI=A O8O<CP8 ,8KI<,8K=H8: ,ED<: EQ KI< R<.D=.G ,8HI=.< A8:<A QEC<H8AK=.G =A S;=:D S8A<D E. .<;C8: .<KLECM KI<EC-P
LI=HI 8HI=<R<D R<.D=.G ,8HI=.< A8:<A QEC<H8AK=.G ;A=.G )* .<;C8: .<KLECM3TK KI< A8,< K=,<PI=DD<. :8-<C .<;CE.A 8.D =.U
O;K :8-<C .<;CE.A 8C< D<K<C,=.<D 8.D KC8=.=.G 8:GEC=KI, O<CQEC,8.H< =A HE,O8C<D KE K<AK 8.D R<C=Q- KI< Q<8A=S=:=K- 8.D <QU
Q<HK=R<.<AA EQ KI< ,ED<:PLI=HI G8R< 8 .<L ,<KIED QEC KI< R<.D=.G ,8HI=.< ,8.8G<,<.K3
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