• 제목/요약/키워드: Fuzzy Rule-base System

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유전 알고리즘을 이용한 퍼지신경망의 시계열 예측에 관한 연구 (A Study on the Prediction of the Nonlinear Chaotic Time Series Using Genetic Algorithm based Fuzzy Neural Network)

  • 박인규
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.91-97
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    • 2011
  • 본 논문에서는 Mackey-Glass시계열의 예측에서 유전자알고리즘을 이용하는 구조적인 동정과 뉴로퍼지에 의한 파라미터 동정의 학습방법과 하이브리드 시스템을 제안하였다. 본 방법은 두 가지로 구성되었다. 하나는 입력공간에 대한 분할을 통하여 유전 알고리즘을 이용하여 퍼지 규칙베이스를 구축하고 다른 하나는 이 규칙베이스를 토대로 기울기 최하강법을 이용하여 제어규칙의 변수에 대한 파라미터 동정이다. 제안된 방법을 성능을 검증하기 위하여 입력의 패턴을 시간간격에 따라서 x(t-3), x(t-6)과 x(t-9)의 세 가지로 구성하였다. 많은 시뮬레이션을 통하여 유전알고리즘에 의한 구조적인 동정으로 인하여 학습초기에 오차가 작은 것을 알 수 있었다. 표2에서와 같이 성능을 확인 할 수 있었다.

Enhanced Variable Structure Control With Fuzzy Logic System

  • Charnprecharut, Veeraphon;Phaitoonwattanakij, Kitti;Tiacharoen, Somporn
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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    • pp.999-1004
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    • 2005
  • An algorithm for a hybrid controller consists of a sliding mode control part and a fuzzy logic part which ar purposely for nonlinear systems. The sliding mode part of the solution is based on "eigenvalue/vector"-type controller is used as the backstepping approach for tracking errors. The fuzzy logic part is a Mamdani fuzzy model. This is designed by applying sliding mode control (SMC) method to the dynamic model. The main objective is to keep the update dynamics in a stable region by used SMC. After that the plant behavior is presented to train procedure of adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS). ANFIS architecture is determined and the relevant formulation for the approach is given. Using the error (e) and rate of error (de), occur due to the difference between the desired output value (yd) and the actual output value (y) of the system. A dynamic adaptation law is proposed and proved the particularly chosen form of the adaptation strategy. Subsequently VSC creates a sliding mode in the plant behavior while the parameters of the controller are also in a sliding mode (stable trainer). This study considers the ANFIS structure with first order Sugeno model containing nine rules. Bell shaped membership functions with product inference rule are used at the fuzzification level. Finally the Mamdani fuzzy logic which is depends on adaptive neuro-fuzzy inference systems structure designed. At the transferable stage from ANFIS to Mamdani fuzzy model is adjusted for the membership function of the input value (e, de) and the actual output value (y) of the system could be changed to trapezoidal and triangular functions through tuning the parameters of the membership functions and rules base. These help adjust the contributions of both fuzzy control and variable structure control to the entire control value. The application example, control of a mass-damper system is considered. The simulation has been done using MATLAB. Three cases of the controller will be considered: for backstepping sliding-mode controller, for hybrid controller, and for adaptive backstepping sliding-mode controller. A numerical example is simulated to verify the performances of the proposed control strategy, and the simulation results show that the controller designed is more effective than the adaptive backstepping sliding mode controller.

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시스템 출력의 퍼지추론결과를 이용한 제어기의 성능 개선 (Performance Improvement of Controller using Fuzzy Inference Results of System Output)

  • 이우영;최홍문
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제5권4호
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    • pp.77-86
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    • 1995
  • 퍼지 제어기에 신경회로망을 병렬로 연결시키므로 제어성능 향상을 위해 필요했던 소속함수의 미세조정 과정이 학습으로 대신되게 하는 제어기 구조를 제안하였다. 신경회로망의 학습은 오차 역전파 알고리듬에 의해 수행되고 퍼지 제어기의 출력이 학습에 사용되는 오차량으로 사용된다. 따라서 본 제어기는 전문가의 경험과 지식을 제어기 설계에 이용할 수 있고, 별도의 학습과정 없이 제어과정 중에서 신경회로망 제어기가 학습되어 초기의 제어특성이 개선되어지는 특성이 있다. 그리고 본 구성에서 퍼지 제어기는 사용된 규칙에 의해 형성되는 위상평면상의 슬라이딩 면으로 필요한 제어특성과 신경회로망의 학습기준을 제시하는 한편 신경회로망이 학습되기전 제어 시스템의 제어특성이 안정되도록 하며, 신경회로망은 시스템의 상태궤적이 퍼지제어기에 의해 형성된 슬라이딩 면을 가능한한 근사하게 추종하도록 학습되어져 위상평면상 임의의 위치에 있는 시스템의 상태가 슬라이딩 면을 따라 안정점에 도달하도록 하게한다.

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Hybrid F-NFC에 의한 저속 디젤 기관의 속도 제어 (Speed Control for Low Speed Diesel Engine by Hybrid F-NFC)

  • 최교호;양주호
    • 동력기계공학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.159-164
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    • 2006
  • In recent, the marine engine of a large size is being realized a lower speed, longer stroke and a small number of cylinders for the energy saving. Consequently the variation of rotational torque became larger than former days because of the longer delay-time in fuel oil injection process and an increased output per cylinder. It was necessary that algorithms have enough robustness to suppress the variation of the delay-time and the parameter perturbation. This paper shows the structure of hybrid F-NFC against the delay-time and the perturbation of engine parameter as modeling uncertainties, and the design of the robust speed controller by hybrid F-NFC for the engine. And, The Parameter values of linear equation are determined by RC-GA for F-NFS. The hybrid F-NFC is combined the F-NFC and PID controller for filling up each.

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대형구조물의 진동 감소를 위한 슬라이딩 모드 퍼지 제어기의 설계 (Design of Sliding Mode Fuzzy Controller for Vibration Reduction of Large Structures)

  • 윤정방;김상범
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제3권3호
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    • pp.63-74
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    • 1999
  • 대형구조물의 진동감소를 위한 슬라이딩 모드 퍼지 제어기(Sliding Mode Fuzzy Control SMFC)에 대하여 연구하였다 본 제어기에 사용된 퍼지 추론기의 규칙은 비선형 제어기법의 하나인 슬라이딩 모드 제어기를 기반으로 하여 구성되었다 그결과 제어기의 퍼지성은 제어시스템을 시스템 계수의 불확실성과 구조물에 작용되는 외부하중의 불확실성에 대하여 강인한 성질은 갖게 하였으며 제어 규칙의 비선형성으로 인하여 제어기는 선형제어기에 비하여 보다 효율적인 되었다 복잡한 수학 해석에 기반한 종래의 제어기법에 비하여 퍼지 이론에 기반한 본 제어기법은 제어기의 설계절차가 매우 편리하다는 장점을 갖게 된다. 제안된 제어기법의 검증을 위하여 미국 토목학회 산하 구조제어위원회(ASCE Committee on Structural Control)에서 주도한 벤치마크 문제에 대하여 적용시켜 보았다 본 연구의 제어결과를 다른 연구자들에 의하여 발표된 {{{{ ETA _mixed _2$\infty$ }}, optimal polynomial control neural networks control 슬라이딩 모드 제어의 벤치마크 결과와 비교하였으며 그 결과 제안된 제어기법이 구조물의 진동을 매우 효율적으로 감소시키며 제어기의 설계절차가 쉽고 편리함을 확일 할 수 있었다.

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유비쿼터스 환경에서 임베디드 기술을 이용한 재배 시설 제어에 관한 연구 (A Study on Cultivation facility Control Using Embedded Technology In Ubiquitous Environment)

  • 조성진;박진희;정환묵
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2005년도 추계학술대회 학술발표 논문집 제15권 제2호
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    • pp.143-146
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    • 2005
  • 생활환경이 새로운 패러다임으로 변해가고 있다. 유비쿼터스 환경을 앞당기기 위하여 산업체 전반에 걸쳐 변화를 거듭하고 연구가 지속되고 있다. 유비궈터스 환경은 농업 분야에도 적용되어 농산물의 재배와 수확에 이르기까지 전반적인 형태를 변화 시키고 있다. 재배 시설을 원격지에서 제어함으로써 적절한 재배환경을 지원할 수 있도록 하여 환경변화 관리를 효율적으로 할 수 있으며, 사용자의 성향에 맞는 재배 환경 여건을 지능적으로 판단하고 제어 할 수 있는 시스템이 요구된다. 본 논문에서는 다양한 환경 즉, 온도, 습도, $CO_{2}$, 조도 등의 변화를 센서네트워크를 통하여 감지하고, 퍼지시스템을 통하여 환경변화를 추론하여 환기시설을 적절하게 제어할 수 있는 시스템과 알고리즘을 제안한다.

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USN 환경에서 Agent 기술을 이용한 Sensor Data 분류에 관한 연구 (A Study on Sensor Data Classification Using Agent Technology In USN Environment)

  • 조성진;정환묵
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2006년도 추계학술대회 학술발표 논문집 제16권 제2호
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    • pp.69-72
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    • 2006
  • 급격한 정보화 산업의 발달로 인하여 혁신적인 기술 진화와 함께 이에 기반한 새로운 환경적, 기술적 패러다임이 변화되고 있다. 공간 간 융합과 조화를 극대화 시키고 공간속에서의 충돌과 문제점을 최소화시키기 위한 유비쿼터스 공간의 출현이다. USN에서 많은 수의 작고 다양하고 이질적인 센서 데이터 들이 발생하고 있다. 센서 데이터베이스 시스템에서 수많은 데이터들을 융합하기 위하여 에이전트 기술을 이용하고, 방대하고 애매모호한 데이터를 퍼지이론을 적용하여 데이터를 분류하여 적절한 장소에서 사용자의 욕구에 알맞은 정보를 제공함으로써 효율성과 융통성을 지원하는 방법을 제안한다. 본 논문에서는 이러한 애매모호한 데이터를 적절하게 분류함으로써 시간과 비용을 절약하고 빠른 응답을 사용자에게 전달할 수 있으며 유효적절한 서비스를 사용자의 기호에 맞게 제공함으로써 공간과 사물에 주어진 센서 데이터를 효율적으로 관리 할 수 있는 방법을 제안한다.

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ITS : 지능적 Tissue Mineral Analysis 의료 정보 시스템 (ITS : Intelligent Tissue Mineral Analysis Medical Information System)

  • 조영임
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제15권2호
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    • pp.257-263
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    • 2005
  • 현재 국내에서는 TMA(Tissue Mineral Analysis) 결과를 독자적이며 전문적으로 해석할 수 있는 의료 정보 데이터베이스가 없을 뿐 아니라, TMA 관련 데이터베이스가 있다 하더라도 의료기관에서 사용하기 어려운 매우 낮은 수준이므로 양질의 의료서비스를 제공하기 어려운 실정이다. 또한 국내에서 주로 사용되는 TMA 방법은 미국에 의뢰한 후 보내온 분석결과에 의존하게 되는데, 이때의 결과는 서구식 생활패턴에서 비롯된 데이터베이스에 의해 분석된 것이므로 동양인의 경우 특히 검사결과의 신뢰성 문제가 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 국내 임상자료를 바탕으로 TMA 관련 국내 최초 지능적 의료정보시스템(ITS: Intelligent TMA Information System)을 개발하였다. ITS는 TMA 자료를 다단계 통계분석 방법에 의한 결성트리 분류기를 이용하여 분류하고 다중 퍼지 규칙베이스를 구축하여 복잡한 자료론 추론하도록 구축하였다.

IoT 응용을 위한 퍼지 논리 기반 멀티홉 방송 알고리즘의 설계 및 평가 (Design and Evaluation of a Fuzzy Logic based Multi-hop Broadcast Algorithm for IoT Applications)

  • 배인한;김칠화;노흥태
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제17권6호
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    • pp.17-23
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    • 2016
  • 사물인터넷 (IoT)과 같은 미래 망에서, 컴퓨팅 기기의 수는 기하급수적으로 증가할 것으로 예상되고, 각 사물들은 서로 통신하고 스스로 정보를 획득한다. 사물 인터넷 응용에 대한 관심 증가로 사물통신 (M2M)과 같은 기회적 애드혹 망에서 데이터를 전달하는 방송은 중요한 기술이다. 그리고 IoT를 위한 분산 망에서, 노드들의 에너지 효율성은 망 성능에서 중요한 요인이다. 이 논문에서, 우리는 전송 노드의 에너지 충전률, 사본 밀도 비율 그리고 송 수신 노드간의 거리률에 기초한 퍼지 논리에 따라 확률적으로 데이터를 전파하는 퍼지 논리 기반 멀티홉 방송 알고리즘 FPMCAST를 제안한다. 제안하는 FPMCAST에서, 추론 엔진은 입 출력 매개변수를 입 출력 소속 함수로 사상하는 27개의 if-then 규칙들로 구성된 퍼지 규칙 베이스에 기초한다. 퍼지 시스템의 출력은 재방송 확률에 대한 퍼지 집합을 정의하고, 그 퍼지 집합으로부터 수치 결과를 추출하기 위하여 비 퍼지화가 사용된다. 여기서 퍼지 집합을 비 퍼지화하기 위하여 무게중심법이 사용된다. 그리고 모의실험을 통하여 제안하는 FPMCAST의 성능을 평가한다. 모의실험으로부터, 우리는 제안하는 FPMCAST 알고리즘이 플러딩 알고리즘과 가시핑 알고리즘 보다 우수함을 입증하였다. 특히, FPMCAST 알고리즘은 각 노드의 잔여 에너지를 균등하게 소비하기 때문에 더 긴 망 수명을 갖는다.

Memory Organization for a Fuzzy Controller.

  • Jee, K.D.S.;Poluzzi, R.;Russo, B.
    • 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 1993년도 Fifth International Fuzzy Systems Association World Congress 93
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    • pp.1041-1043
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    • 1993
  • Fuzzy logic based Control Theory has gained much interest in the industrial world, thanks to its ability to formalize and solve in a very natural way many problems that are very difficult to quantify at an analytical level. This paper shows a solution for treating membership function inside hardware circuits. The proposed hardware structure optimizes the memoried size by using particular form of the vectorial representation. The process of memorizing fuzzy sets, i.e. their membership function, has always been one of the more problematic issues for the hardware implementation, due to the quite large memory space that is needed. To simplify such an implementation, it is commonly [1,2,8,9,10,11] used to limit the membership functions either to those having triangular or trapezoidal shape, or pre-definite shape. These kinds of functions are able to cover a large spectrum of applications with a limited usage of memory, since they can be memorized by specifying very few parameters ( ight, base, critical points, etc.). This however results in a loss of computational power due to computation on the medium points. A solution to this problem is obtained by discretizing the universe of discourse U, i.e. by fixing a finite number of points and memorizing the value of the membership functions on such points [3,10,14,15]. Such a solution provides a satisfying computational speed, a very high precision of definitions and gives the users the opportunity to choose membership functions of any shape. However, a significant memory waste can as well be registered. It is indeed possible that for each of the given fuzzy sets many elements of the universe of discourse have a membership value equal to zero. It has also been noticed that almost in all cases common points among fuzzy sets, i.e. points with non null membership values are very few. More specifically, in many applications, for each element u of U, there exists at most three fuzzy sets for which the membership value is ot null [3,5,6,7,12,13]. Our proposal is based on such hypotheses. Moreover, we use a technique that even though it does not restrict the shapes of membership functions, it reduces strongly the computational time for the membership values and optimizes the function memorization. In figure 1 it is represented a term set whose characteristics are common for fuzzy controllers and to which we will refer in the following. The above term set has a universe of discourse with 128 elements (so to have a good resolution), 8 fuzzy sets that describe the term set, 32 levels of discretization for the membership values. Clearly, the number of bits necessary for the given specifications are 5 for 32 truth levels, 3 for 8 membership functions and 7 for 128 levels of resolution. The memory depth is given by the dimension of the universe of the discourse (128 in our case) and it will be represented by the memory rows. The length of a world of memory is defined by: Length = nem (dm(m)+dm(fm) Where: fm is the maximum number of non null values in every element of the universe of the discourse, dm(m) is the dimension of the values of the membership function m, dm(fm) is the dimension of the word to represent the index of the highest membership function. In our case then Length=24. The memory dimension is therefore 128*24 bits. If we had chosen to memorize all values of the membership functions we would have needed to memorize on each memory row the membership value of each element. Fuzzy sets word dimension is 8*5 bits. Therefore, the dimension of the memory would have been 128*40 bits. Coherently with our hypothesis, in fig. 1 each element of universe of the discourse has a non null membership value on at most three fuzzy sets. Focusing on the elements 32,64,96 of the universe of discourse, they will be memorized as follows: The computation of the rule weights is done by comparing those bits that represent the index of the membership function, with the word of the program memor . The output bus of the Program Memory (μCOD), is given as input a comparator (Combinatory Net). If the index is equal to the bus value then one of the non null weight derives from the rule and it is produced as output, otherwise the output is zero (fig. 2). It is clear, that the memory dimension of the antecedent is in this way reduced since only non null values are memorized. Moreover, the time performance of the system is equivalent to the performance of a system using vectorial memorization of all weights. The dimensioning of the word is influenced by some parameters of the input variable. The most important parameter is the maximum number membership functions (nfm) having a non null value in each element of the universe of discourse. From our study in the field of fuzzy system, we see that typically nfm 3 and there are at most 16 membership function. At any rate, such a value can be increased up to the physical dimensional limit of the antecedent memory. A less important role n the optimization process of the word dimension is played by the number of membership functions defined for each linguistic term. The table below shows the request word dimension as a function of such parameters and compares our proposed method with the method of vectorial memorization[10]. Summing up, the characteristics of our method are: Users are not restricted to membership functions with specific shapes. The number of the fuzzy sets and the resolution of the vertical axis have a very small influence in increasing memory space. Weight computations are done by combinatorial network and therefore the time performance of the system is equivalent to the one of the vectorial method. The number of non null membership values on any element of the universe of discourse is limited. Such a constraint is usually non very restrictive since many controllers obtain a good precision with only three non null weights. The method here briefly described has been adopted by our group in the design of an optimized version of the coprocessor described in [10].

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