Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.10
no.4
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pp.224-232
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1994
A new neural network model has been developed to predict short-term air pollution concentration. In addition, a multiple regression model widely used in statistical analysis was tested. These models were applied for prediction of daily maximum ozone concentration in Seoul during the summer season of 1991. The time periods between May and September 1989 and 1990 were utilized to train set of learning patterns in neural network model, and to estimate multiple regression model. To evaluate the results of the different models, several Performance indices were used. The results indicated that the multiple regression model tended to underpredict the daily maximum ozone concentration with small r$^{2}$(0.38). Also, large errors were found in this model; 21.1 ppb for RMSE, 0.324 for NMSE, and -0.164 for MRE. On the other hand, the results obtained from the neural network model were very promising. Thus, we can know that this model has a prominent efficiency in the adaptive control for the non-linear multi- variable systems such as photochemical oxidants. Also, when the recent new information was added in the neural network model, prediction accuracy was increased. From the new model, the values of RMSE, NMSE and r$^{2}$ were 13.2ppb, 0.089, 0.003 and 0.55 respectively.
It is very important to forecast water supply for reasonal operation and management of water utilities. In this paper, water supply forecasting models using artificial intelligence are developed. Artificial intelligence models shows better results by using Temperature(t), water supply discharge (t-1) and water supply discharge (t-2), which are expressed by neural network(LMNNWS; Levenberg-Marquardt Neural Network for Water Supply, MDNNWS; MoDular Neural Network for Water Supply) and neuro fuzzy(ANASWS; Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems for Water Supply). ANFISWS model which is applied for water supply forecasting shows stable application to the variable water supply data. As results, MDNNWS model shows the highest overall accuracy among proposed water supply forecasting models and the lowest estimation error with the order of ANFISWS, LMNNWS model.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.237-240
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2004
Indexable end mills, which consist of inserts and cutter body, have been widely used in roughing of parts in the mold industry. The geometry and distribution of inserts on cutter body are determined by application. This paper proposes analytical cutting force model for indexable flat end-milling process. Developed cutting force model uses the cutting-condition-independent cutting force coefficients and considers runout, cutter deflection and size effect for the accurate cutting force prediction. Unlike solid type endmill, the tool geometry of indexable endmill is variable according to the axial position due to the geometry and distribution of inserts on the cutter body. Thus, adaptive algorithm that calculates tool geometry data at arbitrary axial position was developed. Then number of flute, angular position of flute, and uncutchip thickness are calculated. Finally, presented model was validated through some experiments with aluminum workpiece.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.39
no.4
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pp.364-370
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1990
In this paper, we propose a self-tuning PID controller for unknown systems with time-varying delay. Using pole placement equations, we derive the controller that can be extended to the multi-step time delay case. The time-varying delays are estimated by a prediction error delay method using multiple predictors. Since the order of the estimation vector is not increased, the persistant exciting condition of control input is alleviated. Since the least square method gives biased parameter estimates for colored noise cases, the recursive instrumental variable method is used to estimate system parameters. The computational burden of the proposed method is less than the conventional adaptive methods. Computer simulations are performed to illustrate the efficiency of the proposed method.
The phased array antenna has the ability to perform adaptive sampling by directing the radar beam without inertia in any direction. The adaptive sampling capability of the phased array antenna allows each sampling time interval to be varied for each target, depending on the acceleration of each target at any time. In this paper we design a three-dimensional adaptive tracking algorithm for the phased array radar system with a given set of measurement parameters. The tracking algorithm avoids taking unnecessarily frequent samples, while keeping the angular prediction error within a fraction of antenna beamwidth so that the probability of detection will not be degraded during a track update illuminations. In our algorithm, the target model and the sampling rate are selected depending on the target range and the target maneuver status which is determined by a maneuver detector. A detailed simulation is conducted to test the validity of our tracking algorithm for encounter geometries under various conditions of maneuver.
The properties of soil are naturally highly variable and thus, to ensure proper safety and reliability, we need to test a large number of samples across the length and depth. In pile foundations, conducting field tests are highly expensive and the traditional empirical relations too have been proven to be poor in performance. The study proposes a state-of-art Particle Swarm Optimization (PSO) hybridized Artificial Neural Network (ANN), Extreme Learning Machine (ELM) and Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS); and comparative analysis of metaheuristic models (ANN-PSO, ELM-PSO, ANFIS-PSO) for prediction of bearing capacity of pile foundation trained and tested on dataset of nearly 300 dynamic pile tests from the literature. A novel ensemble model of three hybrid models is constructed to combine and enhance the predictions of the individual models effectively. The authenticity of the dataset is confirmed using descriptive statistics, correlation matrix and sensitivity analysis. Ram weight and diameter of pile are found to be most influential input parameter. The comparative analysis reveals that ANFIS-PSO is the best performing model in testing phase (R2 = 0.85, RMSE = 0.01) while ELM-PSO performs best in training phase (R2 = 0.88, RMSE = 0.08); while the ensemble provided overall best performance based on the rank score. The performance of ANN-PSO is least satisfactory compared to the other two models. The findings were confirmed using Taylor diagram, error matrix and uncertainty analysis. Based on the results ELM-PSO and ANFIS-PSO is proposed to be used for the prediction of bearing capacity of piles and ensemble learning method of joining the outputs of individual models should be encouraged. The study possesses the potential to assist geotechnical engineers in the design phase of civil engineering projects.
The determination of the mixture parameters of stabilization has become a great concern in geotechnical applications. This paper presents an effort about the application of artificial intelligence (AI) techniques including radial basis neural network (RBNN), multi-layer perceptrons (MLP), generalized regression neural network (GRNN) and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) in order to predict the unconfined compressive strength (UCS) of silty soil stabilized with bottom ash (BA), jute fiber (JF) and steel fiber (SF) under different freeze-thaw cycles (FTC). The dosages of the stabilizers and number of freeze-thaw cycles were employed as input (predictor) variables and the UCS values as output variable. For understanding the dominant parameter of the predictor variables on the UCS of stabilized soil, a sensitivity analysis has also been performed. The performance measures of root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE) and determination coefficient ($R^2$) were used for the evaluations of the prediction accuracy and applicability of the employed models. The results indicate that the predictions due to all AI techniques employed are significantly correlated with the measured UCS ($p{\leq}0.05$). They also perform better predictions than nonlinear regression (NLR) in terms of the performance measures. It is found from the model performances that RBNN approach within AI techniques yields the highest satisfactory results (RMSE = 55.4 kPa, MAE = 45.1 kPa, and $R^2=0.988$). The sensitivity analysis demonstrates that the JF inclusion within the input predictors is the most effective parameter on the UCS responses, followed by FTC.
Due to the impressive flexural performance, enhanced compressive strength and more constrained crack propagation, Fibre-reinforced concrete (FRC) have been widely employed in the construction application. Majority of experimental studies have focused on the seismic behavior of FRC columns. Based on the valid experimental data obtained from the previous studies, the current study has evaluated the seismic response and compressive strength of FRC rectangular columns while following hybrid metaheuristic techniques. Due to the non-linearity of seismic data, Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) has been incorporated with metaheuristic algorithms. 317 different datasets from FRC column tests has been applied as one database in order to determine the most influential factor on the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to the simulated seismic loading. ANFIS has been used with the incorporation of Particle Swarm Optimization (PSO) and Genetic algorithm (GA). For the analysis of the attained results, Extreme learning machine (ELM) as an authentic prediction method has been concurrently used. The variable selection procedure is to choose the most dominant parameters affecting the ultimate strengths of FRC rectangular columns subjected to simulated seismic loading. Accordingly, the results have shown that ANFIS-PSO has successfully predicted the seismic lateral load with R2 = 0.857 and 0.902 for the test and train phase, respectively, nominated as the lateral load prediction estimator. On the other hand, in case of compressive strength prediction, ELM is to predict the compressive strength with R2 = 0.657 and 0.862 for test and train phase, respectively. The results have shown that the seismic lateral force trend is more predictable than the compressive strength of FRC rectangular columns, in which the best results belong to the lateral force prediction. Compressive strength prediction has illustrated a significant deviation above 40 Mpa which could be related to the considerable non-linearity and possible empirical shortcomings. Finally, employing ANFIS-GA and ANFIS-PSO techniques to evaluate the seismic response of FRC are a promising reliable approach to be replaced for high cost and time-consuming experimental tests.
The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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v.27
no.2
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pp.71-86
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2022
The water quality index (WQI) has been widely used to evaluate marine water quality. The WQI in Korea is categorized into five classes by marine environmental standards. But, the WQI calculation on huge datasets is a very complex and time-consuming process. In this regard, the current study proposed machine learning (ML) based models to predict WQI class by using water quality datasets. Sihwa Lake, one of specially-managed coastal zone, was selected as a modeling site. In this study, adaptive boosting (AdaBoost) and tree-based pipeline optimization (TPOT) algorithms were used to train models and each model performance was evaluated by metrics (accuracy, precision, F1, and Log loss) on classification. Before training, the feature importance and sensitivity analysis were conducted to find out the best input combination for each algorithm. The results proved that the bottom dissolved oxygen (DOBot) was the most important variable affecting model performance. Conversely, surface dissolved inorganic nitrogen (DINSur) and dissolved inorganic phosphorus (DIPSur) had weaker effects on the prediction of WQI class. In addition, the performance varied over features including stations, seasons, and WQI classes by comparing spatio-temporal and class sensitivities of each best model. In conclusion, the modeling results showed that the TPOT algorithm has better performance rather than the AdaBoost algorithm without considering feature selection. Moreover, the WQI class for unknown water quality datasets could be surely predicted using the TPOT model trained with satisfactory training datasets.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.2D
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pp.137-145
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2012
According to the National Police Agency, the total number of traffic accidents which occurred in 2010 was 226,878. Intersection accidents accounts for 44.8%, the largest portion of the entire traffic accidents. An research on the signalized intersection is constantly made, while an research on the unsignalized intersection is yet insufficient. This study selected traffic volume, road width, and sight distance as the input variables which affect unsignalized intersection accidents, and number of accidents as the output variable to build a model using ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System). The forecast performance of this model is evaluated by comparing the actual measurement value with the forecasted value. The compatibility is evaluated by R2, the coefficient of determination, along with Mean Absolute Error (MAE) and Mean Square Error (MSE), the indicators which represent the degree of error and distribution. The result shows that the $R^2$ is 0.9817, while MAE and MSE are 0.4773 and 0.3037 respectively, which means that the explanatory power of the model is quite decent. This study is expected to provide the basic data for establishment of safety measure for unsignalized intersection and the improvement of traffic accidents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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