Like the usual systems, the industrial robot manipulator has some constraints for motion. Usually we hope that the manipulators move fast to accomplish the given task. The problem can be formulated as the time-optimal control problem under the constraints such as the limits of velocity, acceleration and jerk. But it is very difficult to obtain the exact solution of the time-optimal control problem. This paper solves this problem in two steps. In the first step, we find the minimum time trajectories by optimizing cubic polynomial joint trajectories under the physical constraints using the modified evolution strategy. In the second step, the controller is optimized for robot manipulator to track precisely the optimized trajectory found in the previous step. Experimental results for SCARA type manipulator show that the proposed method is very useful.
In this paper, we introduce a fuzzy inference systems for nonlinear inference using fuzzy cluster. Typically, the generation of fuzzy rules for nonlinear inference causes the problem that the number of fuzzy rules increases exponentially if the input vectors increase. To handle this problem, the fuzzy rules of fuzzy model are designed by dividing the input vector space in the scatter form using fuzzy clustering algorithm which expresses fuzzy cluster. From this method, complex nonlinear process can be modeled. The premise part of the fuzzy rules is determined by means of FCM clustering algorithm with fuzzy clusters. The consequence part of the fuzzy rules have four kinds of polynomial functions and the coefficient parameters of each rule are estimated by using the standard least-squares method. And we use the data widely used in nonlinear process for the performance and the nonlinear characteristics of the nonlinear process. Experimental results show that the non-linear inference is possible.
The paper concerns the hybrid optimization of fuzzy inference systems that is based on Hierarchical Fair Competition-based Parallel Genetic Algorithms (HFCGA) and information data granulation. The granulation is realized with the aid of the Hard C-means clustering and HFCGA is a kind of multi-populations of Parallel Genetic Algorithms (PGA), and it is used for structure optimization and parameter identification of fuzzy model. It concerns the fuzzy model-related parameters such as the number of input variables to be used, a collection of specific subset of input variables, the number of membership functions, the order of polynomial, and the apexes of the membership function. In the hybrid optimization process, two general optimization mechanisms are explored. Thestructural optimization is realized via HFCGA and HCM method whereas in case of the parametric optimization we proceed with a standard least square method as well as HFCGA method as well. A comparative analysis demonstrates that the proposed algorithm is superior to the conventional methods.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.12
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pp.1150-1158
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2010
In this study, the Polynomial-based Radial Basis Function Neural Networks is proposed as one of the recognition part of overall face recognition system that consists of two parts such as the preprocessing part and recognition part. The design methodology and procedure of the proposed pRBFNNs are presented to obtain the solution to high-dimensional pattern recognition problem. First, in preprocessing part, we use a CCD camera to obtain a picture frame in real-time. By using histogram equalization method, we can partially enhance the distorted image influenced by natural as well as artificial illumination. We use an AdaBoost algorithm proposed by Viola and Jones, which is exploited for the detection of facial image area between face and non-facial image area. As the feature extraction algorithm, PCA method is used. In this study, the PCA method, which is a feature extraction algorithm, is used to carry out the dimension reduction of facial image area formed by high-dimensional information. Secondly, we use pRBFNNs to identify the ID by recognizing unique pattern of each person. The proposed pRBFNNs architecture consists of three functional modules such as the condition part, the conclusion part, and the inference part as fuzzy rules formed in 'If-then' format. In the condition part of fuzzy rules, input space is partitioned with Fuzzy C-Means clustering. In the conclusion part of rules, the connection weight of pRBFNNs is represented as three kinds of polynomials such as constant, linear, and quadratic. Coefficients of connection weight identified with back-propagation using gradient descent method. The output of pRBFNNs model is obtained by fuzzy inference method in the inference part of fuzzy rules. The essential design parameters (including learning rate, momentum coefficient and fuzzification coefficient) of the networks are optimized by means of the Particle Swarm Optimization. The proposed pRBFNNs are applied to real-time face recognition system and then demonstrated from the viewpoint of output performance and recognition rate.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.6
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pp.735-740
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2012
In this paper, we introduce design methodologies of polynomial radial basis function neural network classifier with the aid of Principal Component Analysis(PCA) and Linear Discriminant Analysis(LDA). By minimizing the information loss of given data, Feature data is obtained through preprocessing of PCA and LDA and then this data is used as input data of RBFNNs. The hidden layer of RBFNNs is built up by Fuzzy C-Mean(FCM) clustering algorithm instead of receptive fields and linear polynomial function is used as connection weights between hidden and output layer. In order to design optimized classifier, the structural and parametric values such as the number of eigenvectors of PCA and LDA, and fuzzification coefficient of FCM algorithm are optimized by Artificial Bee Colony(ABC) optimization algorithm. The proposed classifier is applied to some machine learning datasets and its result is compared with some other classifiers.
A mathematical model is developed to represent the batch reactor for free radical polymerization of PMMA The model is validated by comparing the simulation result with the experimental data. A computational scheme is proposed to determine the trajectory of the reactor temperature that will produce polymer product having the desired molecular weight distribution. For this instantaneous number average chain length and polydispersity are introduced to calculate the reactor temperature. The former is assumed to be a second order polynomial of the sum of the living and dead polymer concentrations. Various reactor temperature, trajectories are observed depending on the reactor conditions and prescribed molecular weight distributions. Fuzzy and PID control algorithms are applied to trace the reactor temperature trajectory. While the PID control gives rise to an overshoot when the trajectory changes its direction, the fuzzy controller yields a more satisfactory performance because it secures information on the trajectory pattern.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.10
no.2
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pp.113-118
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2010
This paper proposed an ECAM (Electronic cam) control system which has simple and general structure. The proposed cam controller adopted the linear and polynomial curve-fitting method to generates a smooth cam profile curve function. Smooth motion trajectory of master actuator guarantees the good performance of slave motion and has an important effect on the interpolation quality of ECAM. The auto-tuning PID velocity controller was applied to overcome the uncertainties in ECAM, and the gains of the controller are updated continuously to ensure the consistency of system performance under varying working conditions. The robustness of system against the varying load torque disturbances and noises is guaranteed by using the load torque disturbance observer to suppress the disturbance on master actuator. The velocity compensator was applied to compensate the degradation of performance of slave motion caused from the varying driving speed of master motion. The stability and validity of the proposed ECAM control system was verified by simulation results.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.6
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pp.586-591
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2014
In this study, we introduce Radial Basis Function Neural Networks(RBFNNs) classifier using Artificial Bee Colony(ABC) algorithm in order to classify between precipitation event and non-precipitation event from given radar data. Input information data is rebuilt up through feature analysis of meteorological radar data used in Korea Meteorological Administration. In the condition phase of the proposed classifier, the values of fitness are obtained by using Fuzzy C-Mean clustering method, and the coefficients of polynomial function used in the conclusion phase are estimated by least square method. In the aggregation phase, the final output is obtained by using fuzzy inference method. The performance results of the proposed classifier are compared and analyzed by considering both QC(Quality control) data and CZ(corrected reflectivity) data being used in Korea Meteorological Administration.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.11
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pp.5164-5171
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2011
In fuzzy modeling for nonlinear process, typically using the given data, the fuzzy rules are formed by the input variables and the space division by selecting the input variable and dividing the input space for each input variables. The premise part of the fuzzy rule is identified by selection of the input variables, the number of space division and membership functions and the consequent part of the fuzzy rule is identified by polynomial functions in the form of simplified and linear inference. In general, formation of fuzzy rules for nonlinear processes using the given data have the problem that the number of fuzzy rules exponentially increases. To solve this problem complex nonlinear process can be modeled by separately forming the fuzzy rules by means of fuzzy division of each input space. Therefore, this paper utilizes individual input space to generate fuzzy rules. The premise parameters of the fuzzy rules are identified by Min-Max method using the minimum and maximum values of input data set and membership functions are used as a series of triangular, gaussian-like, trapezoid-type membership functions. And lastly, using the data which is widely used in nonlinear process we evaluate the performance and the system characteristics.
A sensor working in outdoor may generate some faulty signal owing to dust and high temperature. This paper describes an intelligent sensor system and controller which has a reconstruction mechanism for faulty signal. The faulty signals are dievided into two types as linear distortion and non linear distortion, respectively. The linear distorted signal is due to dust, and non linear distorted signal is due to physical breakdown of sensor or high temperature. These distorted signal have been reconstructed by the proposed method based on polynomial regression method and principal component analysis approach.. The proposed method has been applied to sun tracking system working in outdoor. For a robust and precision control of sun tracker, a fuzzy controller was also proposed. The fuzzy controller controls the tracker by using the collected sensor signal. The tolerance of the position control is within 1.5 degree. To show the validity of the developed system, some experiments in the field were illustrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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