Modem soft computing methods, such as neural networks, evolutionary models and fuzzy logic, are mainly inspired by the problem solving strategies the biological systems use in nature. As such, the soft computing methods are fundamentally different from the conventional engineering problem solving methods, which are based on mathematics. In the author's opinion, these fundamental differences are the key to the full understanding of the soft computing methods and in the realization of their full potential in engineering applications. The main theme of this paper is to discuss the fundamental differences between the soft computing methods and the mathematically based conventional methods in engineering problems, and to explore the potential of soft computing methods in new ways of formulating and solving the otherwise intractable engineering problems. Inverse problems are identified as a class of particularly difficult engineering problems, and the special capabilities of the soft computing methods in inverse problems are discussed. Soft computing methods are especially suited for engineering design, which can be considered as a special class of inverse problems. Several examples from the research work of the author and his co-workers are presented and discussed to illustrate the main points raised in this paper.
Engineering problems are inherently imprecision tolerant. Biologically inspired soft computing methods are emerging as ideal tools for constructing intelligent engineering systems which employ approximate reasoning and exhibit imprecision tolerance. They also offer built-in mechanisms for dealing with uncertainty. The fundamental issues associated with engineering applications of the emerging soft computing methods are discussed, with emphasis on neural networks. A formalism for neural network representation is presented and recent developments on adaptive modeling of neural networks, specifically nested adaptive neural networks for constitutive modeling are discussed.
The use of fly ash in modern-day concrete technology aiming sustainable constructions is on rapid rise. Fly ash, a spinoff from coal calcined thermal power plants with pozzolanic properties is used for cement replacement in concrete. Fly ash concrete is cost effective, which modifies and improves the fresh and hardened properties of concrete and additionally addresses the disposal and storage issues of fly ash. Soft computing techniques have gained attention in the civil engineering field which addresses the drawbacks of classical experimental and computational methods of determining the concrete compressive strength with varying percentages of fly ash. In this study, models based on soft computing techniques employed for the prediction of the compressive strengths of fly ash concrete are collected from literature. They are classified in a categorical way of concrete strengths such as control concrete, high strength concrete, high performance concrete, self-compacting concrete, and other concretes pertaining to the soft computing techniques usage. The performance of models in terms of statistical measures such as mean square error, root mean square error, coefficient of correlation, etc. has shown that soft computing techniques have potential applications for predicting the fly ash concrete compressive strengths.
Kim, Dongwon;Huh, Sung-Hoe;Seo, Sam-Jun;Park, Gwi-Tae
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.2
no.2
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pp.189-200
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2004
In this paper, we introduce a new soft computing technique that dwells on the ideas of combining fuzzy rules in a fuzzy system with polynomial neural networks (PNN). The PNN is a flexible neural architecture whose structure is developed through the modeling process. Unfortunately, the PNN has a fatal drawback in that it cannot be constructed for nonlinear systems with only a small amount of input variables. To overcome this limitation in the conventional PNN, we employed one of three principal soft computing components such as a fuzzy system. As such, a space of input variables is partitioned into several subspaces by the fuzzy system and these subspaces are utilized as new input variables to the PNN architecture. The proposed soft computing technique is achieved by merging the fuzzy system and the PNN into one unified framework. As a result, we can find a workable synergistic environment and the main characteristics of the two modeling techniques are harmonized. Thus, the proposed method alleviates the problems of PNN while providing superb performance. Identification results of the three-input nonlinear static function and nonlinear system with two inputs will be demonstrated to demonstrate the performance of the proposed approach.
Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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v.43
no.3
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pp.1-10
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2011
Proportional.Integral.Derivative control schemes continue to provide the simplest and effective solutions to most of the control engineering applications today. However PID controller is poorly tuned in practice with most of the tuning done manually which is difficult and time consuming. This research comes up with a soft computing approach involving Genetic Algorithm, Evolutionary Programming, and Particle Swarm Optimization and Ant colony optimization. The proposed algorithm is used to tune the PID parameters and its performance has been compared with the conventional methods like Ziegler Nichols and Lambda method. The results obtained reflect that use of heuristic algorithm based controller improves the performance of process in terms of time domain specifications, set point tracking, and regulatory changes and also provides an optimum stability. This research addresses comparison of tuning of the PID controller using soft computing techniques on Machine Direction of basics weight control in pulp and paper industry. Compared to other conventional PID tuning methods, the result shows that better performance can be achieved with the soft computing based tuning method. The ability of the designed controller, in terms of tracking set point, is also compared and simulation results are shown.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.04b
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pp.449-457
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2000
The paper describes the study of global approximate optimization utilizing soft computing techniques such as genetic algorithms (GA's), neural networks (NN's), and fuzzy inference systems(FIS). GA's provide the increasing probability of locating a global optimum over the entire design space associated with multimodality and nonlinearity. NN's can be used as a tool for function approximations, a rapid reanalysis model for subsequent use in design optimization. FIS facilitates to handle the quantitative design information under the case where the training data samples are not sufficiently provided or uncertain information is included in design modeling. Properties of soft computing techniques affect the quality of global approximate model. Evolutionary fuzzy modeling (EFM) and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) are briefly introduced for structural optimization problem in this context. The paper presents the success of EFM depends on how optimally the fuzzy membership parameters are selected and how fuzzy rules are generated.
Jang Kee-Hyun;Kwon Yong-Ho;Kim Mun-Gi;Rhee Byung-Ho
Proceedings of the IEEK Conference
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2004.06a
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pp.257-260
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2004
This paper describes the software download framework for SDR(Software Defined Radio). SDR is expected to solve the compatibility problem among various mobile communication standards so that people can use the same device for different wireless network. We integrated the SDR software download process into Jini architecture, and modified Jini's several functions. We implemented this proposed framework on a Linux and windows operating systems with Java programming language. With Java platform, we can easily transfer this framework into hand-held devices.
The paper describes the construction of global function approximation models for use in design optimization via global search techniques such as genetic algorithms. Two different approximation methods referred to as evolutionary fuzzy modeling (EFM) and neuro-fuzzy modeling (NFM) are implemented in the context of global approximate optimization. EFM and NFM are based on soft computing paradigms utilizing fuzzy systems, neural networks and evolutionary computing techniques. Such approximation methods may have their promising characteristics in a case where the training data is not sufficiently provided or uncertain information may be included in design process. Fuzzy inference system is the central system for of identifying the input/output relationship in both methods. The paper introduces the general procedures including fuzzy rule generation, membership function selection and inference process for EFM and NFM, and presents their generalization capabilities in terms of a number of fuzzy rules and training data with application to a three-bar truss optimization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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