Lee In-Tae;Oh Sung-Kwun;Kim Hyun-Ki;Pedrycz Witold
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제6권1호
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pp.33-38
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2006
In this paper, we propose a new architecture of Fuzzy Polynomial Neural Networks(FPNN) by means of genetically optimized Fuzzy Polynomial Neuron(FPN) and discuss its comprehensive design methodology involving mechanisms of genetic optimization, especially Genetic Algorithms(GAs). The conventional FPNN developed so far are based on mechanisms of self-organization and evolutionary optimization. The design of the network exploits the extended Group Method of Data Handling(GMDH) with some essential parameters of the network being provided by the designer and kept fixed throughout the overall development process. This restriction may hamper a possibility of producing an optimal architecture of the model. The proposed FPNN gives rise to a structurally optimized network and comes with a substantial level of flexibility in comparison to the one we encounter in conventional FPNNs. It is shown that the proposed advanced genetic algorithms based Fuzzy Polynomial Neural Networks is more useful and effective than the existing models for nonlinear process. We experimented with Medical Imaging System(MIS) dataset to evaluate the performance of the proposed model.
Kriging surrogate model provides explicit functions to represent the relationships between the inputs and outputs of a linear or nonlinear system, which is a desirable advantage for response estimation and parameter identification in structural design and model updating problem. However, little research has been carried out in applying Kriging model to crack identification. In this work, a scheme for crack identification based on a Kriging surrogate model is proposed. A modified rectangular grid (MRG) is introduced to move some sample points lying on the boundary into the internal design region, which will provide more useful information for the construction of Kriging model. The initial Kriging model is then constructed by samples of varying crack parameters (locations and sizes) and their corresponding modal frequencies. For identifying crack parameters, a robust stochastic particle swarm optimization (SPSO) algorithm is used to find the global optimal solution beyond the constructed Kriging model. To improve the accuracy of surrogate model, the finite element (FE) analysis soft ANSYS is employed to deal with the re-meshing problem during surrogate model updating. Specially, a simple method for crack number identification is proposed by finding the maximum probability factor. Finally, numerical simulations and experimental research are performed to assess the effectiveness and noise immunity of this proposed scheme.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제3권1호
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pp.43-50
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2001
In this paper, we propose the design procedure of advance Polynomial Neural Networks(PNN) architecture for optimal model identification of complex and nonlinear system. The proposed PNN architecture is presented as the generic and advanced type. The essence of the design procedure dwells on the Group Method of Data Handling(GMDH). PNN is a flexible neural architecture whose structure is developed through learning. In particular, the number of layers of the PNN is not fixed in advance but is generated in a dynamic way. In this sense, PNN is a self-organizing network. With the aid of three representative numerical examples, compari-sons show that the proposed advanced PNN algorithm can produce the model with higher accuracy than previous other works. And performance index related to approximation and generalization capabilities of model is evaluated and also discussed.
The active power factor control AC/DC converter needs a current loop compensator to obtain better dynamic characteristics and power factor performance, but the optimal design of a current loop compensator is difficult because the AC/DC converter is a nonlinear system having periodically varying poles and zeros. The predictive current control scheme generates a control input using the dynamic equations of the AC/DC converter so that the dynamic of the AC/DC converter is included in the controller and the necessary bandwidth and the gain characteristics of the current control loop are satisfied. And as a result, a compensator becomes unnecessary and the current loop shows the improved current loop characteristics. In this paper, a power factor controller without current loop compensator by adopting a predictive current control scheme is designed and the designed power factor controller is modelled by using a small signal perturbation modelling technique, and simulated to investigate its small signal characteristics. A 200 W power factor control AC/DC converter is built to verify the effectiveness of the proposed power factor controller.
본고는 다종, 소규모 회분식 공정 또는 공장을 수학적 프로그래밍 기법으로 최적 설계하는 방법에 대한 것이다. 제안된 일반 회분식 공장문제는 Papageorgaki와 Reklaitis에 의해 혼합정수비선형식(MINLP)으로 수립된 것인데, 최적해답을 보장하며 공장의 확장 등 불확실성을 고려하여 선형화 한 후(MILP) 푸는 방법론이 제시되었다. Bende식 문제분할 방식을 개조하여 몇가지 예제에 대한 풀이를 제시하였다. IBM의 OSL 최적화 패키지를 이용하였고 MILP를 직접 푸는 경우보다 계산시간을 크게 단축할 수 있었다.
In this paper, we propose Self-Organizing Fuzzy Polynomial Neural Networks(SOFPNN) architecture for optimal model identification and discuss a comprehensive design methodology supporting its development. It is shown that this network exhibits a dynamic structure as the number of its layers as well as the number of nodes in each layer of the SOFPNN are not predetermined (as this is the case in a popular topology of a multilayer perceptron). As the form of the conclusion part of the rules, especially the regression polynomial uses several types of high-order polynomials such as linear, quadratic, and modified quadratic. As the premise part of the rules, both triangular and Gaussian-like membership function are studied and the number of the premise input variables used in the rules depends on that of the inputs of its node in each layer. We introduce two kinds of SOFPNN architectures, that is, the basic and modified one with both the generic and the advanced type. The superiority and effectiveness of the proposed SOFPNN architecture is demonstrated through nonlinear function numerical example.
A geometry modification is one of main keys in achieving a successful optimization. The optimized hull form generated from the geometry modification should be a realistic, faired form from the ship manufacturing point of view. This paper presents a practical hull optimization procedure using a parametric modification function. In the parametric modification function method, the initial ship geometry was easily deformed according to the variations of design parameters. For example, bulbous bow can be modified with several parameters such as bulb area, bulb length, bulb height etc. Design parameters are considered as design variables to modify hull form, which can reduce the number of design variables in optimization process and hence reduce its time cost. To verify the use of the parametric modification function, optimization for KCS was performed at its design speed (FN=0.26) and the wave making resistance is calculated using a well proven potential code with fully nonlinear free surface conditions. The design variables used are key design parameters such as Cp curve, section shape and bulb shape. This study shows that the hull form optimized by the parametric modification function brings 7.6% reduction in wave making resistance. In addition, for verification and comparison purpose, a direct geometry variation method using a bell-shape modification function is used. It is shown that the optimal hull form generated by the bell-shaped modification function is very similar to that produced by the parametric modification function. However, the total running time of the parametric optimization is six times shorter than that of the bell shape modification method, showing the effectiveness and practicalness from a designer point of view in ship yards.
본 논문은 다차원 서브밴드 필터 뱅크에서 양자화 효과에 대한 분석과 그에 따른 최적의 필터 설계 방법에 대한 이론을 제안한다. 기존의 서브밴드 필터뱅크에 대한 연구에서 양자화 과정에 대한 고려는 매우 미미하였다. 본 연구에서는 확률 밀도에 최적화된 양자화기가 이득에 무상관성 잡음이 더하여진 비선형 형태로 모델링 되어 서브밴드 구조에 결합된다. 분석/합성 필터 뱅크에 다위상 분리 방법을 적용하여 양자화 과정에 의한 출력에서의 MSE가 유도되며 이 에러의 최소화 과정을 통하여 최적의 필터 설계 방법이 개발된다. 또한 5점형 구조의 표본화 격자를 이용한 최적의 비분리 파라유니터리와 이중직교 필터의 설계와 이를 이용한 영상 데이터의 압축 및 복원 과정을 통하여 성능 분석을 한다. 시뮬레이션 결과 제안한 설계방법에 따른 필터가 기존의 단순한 PR 서브밴드 필터보다 영상의 압축 및 복원에서 10에서 20퍼센트 정도의 MSE 감소를 보여주었고 낮은 비트율에서 특히 우수한 성능을 나타내었다.
조기심실수축(Premature Ventricular Contraction) 분류를 위한 기존 연구들은 분류의 정확성을 높이기 위해 신경망, 퍼지 이론, Support Vector Machine 등과 같은 비선형 방법이 주로 사용되어 왔다. 이러한 대부분의 방법들은 데이터의 가공 및 연산이 복잡하다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 최적의 R파를 검출하고 이를 통해 R피크 기반의 특징점만을 정확하게 검출함으로써 최소한의 연산량으로 PVC를 분류할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 전처리를 통해 잡음이 제거된 심전도 신호에서 최적 문턱치에 따른 R파를 검출하고, RR간격과 R피크 패턴을 추출한다. 이후 RR간격과 R피크 패턴에 따라 PVC를 분류하였다. 제안한 방법의 우수성을 입증하기 위해 PVC가 30개 이상 포함된 MIT-BIH 9개의 레코드를 대상으로 한 R파의 평균 검출율은 99.02%의 성능을 나타내었으며, PVC 부정맥은 각각 94.85%의 평균 분류율을 나타내었다.
분산 제어 (DM; dispersion management)은 파장 분할 다중 (WDM; wavelength division multiplexed) 채널의 고품질 전송을 위해 광섬유의 그룹 속도 분산 (GVD; group velocity dispersion)과 비선형 효과의 상호 작용에 의해 왜곡되는 신호의 보상할 수 있는 대표적 기술이다. DM이 적용된 광전송 링크의 유연한 구성에 필요한 중계 구간 (fiber span)을 구성하는 단일 모드 광섬유 (SMF; single mode fiber)의 길이와 중계 구간 당 잉여 분산 (RDPS; residual dispersion per span)을 랜덤하게 분포시키는 구조와 인위적으로 분포시키는 구조에서의 최적 전체 잉여 분산 (NRD; net residual dispersion)의 최적치와 유효 입사 전력 범위를 도출하였다. 고려한 SMF의 길이와 RDPS 분포 패턴 모두 precompensation으로 NRD를 조절하는 경우에서는 +10 ps/nm, postcompensation으로 NRD를 조절하는 경우에서는 -10 ps/nm이 최적 NRD라는 것을 알 수 있었다. 그리고 NRD가 상기 값으로 설정된 경우 중계 구간이 증가할수록 SMF 길이를 감소시키고, RDPS를 증가시키는 인위적인 분포의 전송 링크에서의 시스템 성능이 가장 양호하여 균일한 분포의 링크에 비해 유효 입사 전력 범위가 2 dB 정도 신장되는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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