Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.54
no.4
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pp.65-71
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2012
The objective of this study was to estimate surface runoff from rice paddy plots using an artificial neural network (ANN). A field experiment with three treatment levels was conducted in the NICS saemangum experimental field located in Iksan, Korea. The ANN model with the optimal network architectures, named Paddy1901 with 19 input nodes, 1 hidden layer with 16 neurons nodes, and 1 output node, was adopted to predict surface runoff from the plots. The model consisted of 7 parameters of precipitation, irrigation rate, ponding depth, average temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation on the daily basis. Daily runoff, as the target simulation value, was computed using a water balance equation. The field data collected in 2011 were used for training and validation of the model. The model was trained based on the error back propagation algorithm with sigmoid activation function. Simulation results for the independent training and testing data series showed that the model can perform well in simulating surface runoff from the study plots. The developed model has a main advantage that there is no requirement for any prior assumptions regarding the processes involved. ANN model thus can be a good tool to predict surface runoff from rice paddy fields.
Groundwater flow and behavior have to be investigated based on heterogeneous subsurface formation since the homogeneity assumption of this formation is not valid. Over the past twenty years, stochastic approach and Monte Carlo technique have been utilized very efficiently to understand the groundwater flow behavior. However, these techniques require lots of computational and numerical efforts according to the various researchers' comments. Therefore, utilizing new techniques with much less computational efforts such as Artificial Neural Network (ANN) in the prediction of the stochastic behavior for the groundwater based on heterogeneous subsurface formation is highly appreciated. The current paper introduces the ANN technique to investigate and predict the stochastic behavior of a well draw down in a confined aquifer based on subsurface heterogeneous hydraulic conductivity. Several ANN models are developed in this research to predict the unsteady two dimensional well draw down and its stochastic characteristics in a confined aquifer. The results of this study showed that ANN method with less computational efforts was very efficiently capable of simulating and predicting the stochastic behavior of the well draw down resulted from the continuous constant pumping in the middle of a confined aquifer with subsurface heterogeneous hydraulic conductivity.
Cavaleri, Liborio;Chatzarakis, George E.;Trapani, Fabio Di;Douvika, Maria G.;Roinos, Konstantinos;Vaxevanidis, Nikolaos M.;Asteris, Panagiotis G.
Advances in materials Research
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v.6
no.2
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pp.169-184
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2017
Electro-Discharge machining (EDM) is a thermal process comprising a complex metal removal mechanism. This method works by forming of a plasma channel between the tool and the workpiece electrodes leading to the melting and evaporation of the material to be removed. EDM is considered especially suitable for machining complex contours with high accuracy, as well as for materials that are not amenable to conventional removal methods. However, several phenomena can arise and adversely affect the surface integrity of EDMed workpieces. These have to be taken into account and studied in order to optimize the process. Recently, artificial neural networks (ANN) have emerged as a novel modeling technique that can provide reliable results and readily, be integrated into several technological areas. In this paper, we use an ANN, namely, the multi-layer perceptron and the back propagation network (BPNN) to predict the mean surface roughness of electro-discharge machined surfaces. The comparison of the derived results with experimental findings demonstrates the promising potential of using back propagation neural networks (BPNNs) for getting a reliable and robust approximation of the Surface Roughness of Electro-discharge Machined Components.
Proceedings of the Korea Association of Information Systems Conference
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2000.11a
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pp.1.2-24
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2000
The field of neural networks has been a recent surge in activity as a result of progress in developments of efficient training algorithms. For this reason, and coupled with the widespread availability of powerful personal computer hardware for running simulations of networks, there is increasing focus on the potential benefits this field can offer. The neural network may be viewed as an advanced pattern recognition technique and can be applied in many areas such as financial time series forecasting, medical diagnostic expert system and etc.. The intention of this study is to build and implement one simple artificial neural networks hereinafter called ANN. For this purpose, some literature survey was undertaken to understand the structures and algorithms of ANN theoretically. Based on the review of theories about ANN, the system adopted 3-layer back propagation algorithms as its learning algorithm to simulate one case of medical diagnostic model. The adopted ANN algorithm was performed in PC by using turbo PASCAL and many input parameters such as the numbers of layers, the numbers of nodes, the number of cycles for learning, learning rate and momentum term. The system output more or less successful results which nearly agree with goals we assumed. However, the system has some limitations such as the simplicity of the programming structure and the range of parameters it can dealing with. But, this study is useful for understanding general algorithms and applications of ANN system and can be expanded for further refinement for more complex ANN algorithms.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.4
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pp.621-628
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2017
This paper presents an artificial neural network (ANN) based model with a back-propagation algorithm for short-term load forecasting in microgrid power systems. Owing to the significant weather factors for such purpose, relevant input variables were selected in order to improve the forecasting accuracy. As remarked above, forecasting is more complex in a microgrid because of the increased variability of disaggregated load curves. Accurate forecasting in a microgrid will depend on the variables employed and the way they are presented to the ANN. This study also shows numerically that there is a close relationship between forecast errors and the number of training patterns used, and so it is necessary to carefully select the training data to be employed with the system. Finally, this work demonstrates that the concept of load forecasting and the ANN tools employed are also applicable to the microgrid domain with very good results, showing that small errors of Mean Absolute Percentage Error (MAPE) around 3% are achievable.
Yaman S. S. Al-Kamaki;Abdulhameed A. Yaseen;Mezgeen S. Ahmed;Razaq Ferhadi;Mand K. Askar
Computers and Concrete
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v.34
no.1
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pp.93-122
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2024
One well-known reason for using Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites is to improve concrete strength and strain capacity via external confinement. Hence, various studies have been undertaken to offer a good illustration of the response of FRP-wrapped concrete for practical design intents. However, in such studies, the strength and strain of the confined concrete were predicted using regression analysis based on a limited number of test data. This study presents an approach based on artificial neural networks (ANNs) to develop models to predict the strength and strain at maximum stress enhancement of circular concrete cross-sections confined with different FRP types (Carbone, Glass, Aramid). To achieve this goal, a large test database comprising 493 axial compression experiments on FRP-confined concrete samples was compiled based on an extensive review of the published literature and used to validate the predicted artificial intelligence techniques. The ANN approach is currently thought to be the preferred learning technique because of its strong prediction effectiveness, interpretability, adaptability, and generalization. The accuracy of the developed ANN model for predicting the behavior of FRP-confined concrete is commensurate with the experimental database compiled from published literature. Statistical measures values, which indicate a better fit, were observed in all of the ANN models. Therefore, compared to existing models, it should be highlighted that the newly developed models based on FRP type are remarkably accurate.
Kim, Kil-Bong;Choi, Jung-Sik;Ko, Jae-Sub;Chugn, Dong-Hwa
Proceedings of the KIEE Conference
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2006.10d
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pp.50-52
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2006
This paper Proposes a new method of on-line estimation for rotor resistance of the induction motor in the indirect vector controlled drive, using artificial neural network (ANN). The back propagation algorithm is used for training of the neural networks. The error between the desired state variable of an induction motor and actual state variable of a neural network model is back propagated to adjust the weight of a neural network model, so that the actual state variable tracks the desired value. The performance of rotor resistance estimator and torque and flux responses of drive, together with these estimators, are investigated variations rotor resistance from their nominal values. The rotor resistance are estimated analytically, using the proposed ANN in a vector controlled induction motor drive.
The objective of this paper is to implement parallel multi-layer ANN(Artificial Neural Network) simulator based on the mobile agent system which is executed in parallel in the virtual parallel distributed computing environment. The Multi-Layer Neural Network is classified by training session, training data layer, node, md weight in the parallelization-level. In this study, We have developed and evaluated the simulator with which it is feasible to parallel the ANN in the training session and training data parallelization because these have relatively few network traffic. In this results, we have verified that the performance of parallelization is high about 3.3 times in the training session and training data. The great significance of this paper is that the performance of ANN's execution on virtual parallel computer is similar to that of ANN's execution on existing super-computer. Therefore, we think that the virtual parallel computer can be considerably helpful in developing the neural network because it decreases the training time which needs extra-time.
A bridge transportation network supplies products from various source nodes to destination nodes through bridge structures in a target region. However, recent frequent earthquakes have caused damage to bridge structures, resulting in extreme direct damage to the target area as well as indirect damage to other lifeline structures. Therefore, in this study, a surrogate model-based comprehensive framework to estimate the seismic resilience of bridge transportation networks is proposed. For this purpose, total system travel time (TSTT) is introduced for accurate performance indicator of the bridge transportation network, and an artificial neural network (ANN)-based surrogate model is constructed to reduce traffic analysis time for high-dimensional TSTT computation. The proposed framework includes procedures for constructing an ANN-based surrogate model to accelerate network performance computation, as well as conventional procedures such as direct Monte Carlo simulation (MCS) calculation and bridge restoration calculation. To demonstrate the proposed framework, Pohang bridge transportation network is reconstructed based on geographic information system (GIS) data, and an ANN model is constructed with the damage states of the transportation network and TSTT using the representative earthquake epicenter in the target area. For obtaining the seismic resilience curve of the Pohang region, five epicenters are considered, with earthquake magnitudes 6.0 to 8.0, and the direct and indirect damages of the bridge transportation network are evaluated. Thus, it is concluded that the proposed surrogate model-based framework can efficiently evaluate the seismic resilience of a high-dimensional bridge transportation network, and also it can be used for decision-making to minimize damage.
International conference on construction engineering and project management
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2005.10a
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pp.533-538
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2005
An outline of an Artificial Neural Network (ANN) model for bridge condition rating and the results of a pilot study are presented in this paper. Most BMS implementation systems involve an extensive range of data collection to operate accurately. It takes many years to effectively implement a BMS using existing methodologies. This is due to unmatched data requirements. Such problems can be overcome by adopting the ANN model presented in this paper. The objective of the proposed model is to predict bridge condition ratings using historical bridge inspection data for effective BMS operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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