The classical dynamic backpropagation learning algorithm has the problems of learning speed and the determine of learning parameter. The Extend Kalman Filter(EKF) is used effectively for a state estimation method for a non linear dynamic system. This paper presents a learning algorithm using Dual Extended Kalman Filter(DEKF) for Fully Recurrent Neural Network(FRNN). This DEKF learning algorithm gives the minimum variance estimate of the weights and the hidden outputs. The proposed DEKF learning algorithm is applied to the system identification of a nonlinear SISO system and compared with dynamic backpropagation learning algorithm.
Neural network technique is widely employed in the fields of signal processing, control systems, pattern recognition, etc. Learning of neural networks is an important procedure to accomplish dynamic system modeling. This paper presents a novel learning approach for differential neural network models based on the Kalman-Bucy filter theory. We construct an augmented state vector including original neural state and parameter vectors and derive a state estimation rule avoiding gradient function terms which involve to the conventional neural learning methods such as a back-propagation approach. We carry out numerical simulation to evaluate the proposed learning approach in nonlinear system modeling. By comparing to the well-known back-propagation approach and Kalman-Bucy filtering, its superiority is additionally proved under stochastic system environments.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제22권2호
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pp.115-123
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2018
This paper discusses extended Kalman filter method for solving learning problems of multilayered neural networks. A lot of learning algorithms for deep layered network are sincerely suffered from complex computation and slow convergence because of a very large number of free parameters. We consider an efficient learning algorithm for deep neural network. Extended Kalman filter method is applied to parameter estimation of neural network to improve convergence and computation complexity. We discuss how an efficient algorithm should be developed for neural network learning by using Extended Kalman filter.
This paper describes high speed squirrel cage induction motor drives without speed sensors using neural network based on Kalman filter Learning. High speed motors are receiving inverasing attentions in various applications, because of advantages of high speed, small size and light weight with same power level. Larning rate by Kalman filtering is time varying, convergence time fast, effect of initial weight between neurons is small.
실시간 순환형 훈련 알고리즘(RTRL)과 같이 경사법에 의해 훈련되는 순환형 뉴럴 네트웍(RNN)은 수렴속도가 매우 느린 단점을 지니고 있다. 이 알고리즘은 또한 오차 역전달 처리과정에서 결코 쉽지 않은 미분 계산을 필요로 한다. 본 논문에서는 완전하게 결합된 RNN의 훈련을 위하여 소위 언센티드 칼만필터라고 불리우는 미분없는 칼만필터 훈련 알고리즘을 시스템의 상태공간 상에서 표현하였다. 미분없는 칼만필터 훈련 알고리즘은 순환형 뉴럴 네트웍 훈련시 미분 계산 없이 매우 빠른 수렴속도와 좋은 추정 성능을 보여준다. 비선형 채널 등화 실험을 통하여 미분 없는 칼만필터 훈련 알고리즘을 이용한 RNN의 성능이 향상되었음을 보였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제17권9호
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pp.2348-2360
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2023
As science and technology evolve, object detection of moving objects has been widely used in the context of machine learning and artificial intelligence. Traditional moving object detection algorithms, however, are characterized by relatively poor real-time performance and low accuracy in detecting moving objects. To tackle this issue, this manuscript proposes a modified Kalman filter algorithm, which aims to expand the equations of the system with the Taylor series first, ignoring the higher order terms of the second order and above, when the nonlinear system is close to the linear form, then it uses standard Kalman filter algorithms to measure the situation of the system. which can not only detect moving objects accurately but also has better real-time performance and can be employed to predict the trajectory of moving objects. Meanwhile, the accuracy and real-time performance of the algorithm were experimentally verified.
Recurrent neural networks have been successfully applied to communications channel equalization. Major disadvantages of gradient-based learning algorithms commonly employed to train recurrent neural networks are slow convergence rates and long training sequences required for satisfactory performance. In a high-speed communications system, fast convergence speed and short training symbols are essential. We propose decision feedback equalizers using a recurrent neural network trained with Kalman filtering algorithms. The main features of the proposed recurrent neural equalizers, utilizing extended Kalman filter (EKF) and unscented Kalman filter (UKF), are fast convergence rates and good performance using relatively short training symbols. Experimental results for two time-varying channels are presented to evaluate the performance of the proposed approaches over a conventional recurrent neural equalizer.
In this paper, we propose a faster object detection and tracking method using Deep Learning, UAV(unmanned aerial vehicle), Kalman filter and YOLO(You Only Look Once)v3 algorithms. The performance of the object tracking system is decided by the performance and the accuracy of object detecting and tracking algorithms. So we applied to the YOLOv3 algorithm which is the best detection algorithm now at our proposed detecting system and also used the Kalman Filter algorithm that uses a variable detection area as the tracking system. In the experiment result, we could find the proposed system is an excellent result more than a fixed area detection system.
Journal of information and communication convergence engineering
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제8권3호
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pp.267-272
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2010
For the last decade, recurrent neural networks (RNNs) have been commonly applied to communications channel equalization. The major problems of gradient-based learning techniques, employed to train recurrent neural networks are slow convergence rates and long training sequences. In high-speed communications system, short training symbols and fast convergence speed are essentially required. In this paper, the derivative-free Kalman filter, so called the unscented Kalman filter (UKF), for training a fully connected RNN is presented in a state-space formulation of the system. The main features of the proposed recurrent neural equalizer are fast convergence speed and good performance using relatively short training symbols without the derivative computation. Through experiments of nonlinear channel equalization, the performance of the RNN with a derivative-free Kalman filter is evaluated.
In image jacobian based visual servoing, generally, inverse jacobian should be calculated by complicated coordinate transformations. These are required excessive computation and the singularity of the image jacobian should be considered. This paper presents a visual servoing to control the pose of the robotic manipulator for tracking and grasping 3-D moving object whose pose and motion parameters are unknown. Because the object is in motion tracking and grasping must be done on-line and the controller must have continuous learning ability. In order to estimate parameters of a moving object we use the kalman filter. And for tracking and grasping a moving object we use a fuzzy inference based reinforcement learning algorithm of dynamic recurrent neural networks. Computer simulation results are presented to demonstrate the performance of this visual servoing
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