In this paper, we present a novel approach for the structure of Fuzzy Neural Network(FNN) based on wavelet function and apply this network structure to the solution of the tracking problem for mobile robots. Generally, the wavelet fuzzy model(WFM) has the advantage of the wavelet transform by constituting fuzzy basis function(FBF) and the conclusion part to equalize the linear combination of FBF with the linear combination of wavelet functions. However, it is very difficult to identify the fuzzy rules and to tune the membership functions of the fuzzy reasoning mechanism. Neural networks, on the other hand, utilize their learning capability for automatic identification and tuning. Therefore, we design a wavelet based FNN structure(WFNN) that merges these advantages of neural network, fuzzy model and wavelet. To verify the efficiency of our network structure, we evaluate the tracking performance for mobile robot and compare it with those of the FNN and the WFM.
Kim, Sung-Ho;Kim, Jung-Soo;Park, Tae-Hong;Lee, Jong-Ryeol;Park, Gwi-Tae
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.48
no.10
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pp.1272-1278
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1999
A fault is considered as a variation of physical parameters; therefore the design of fault detection and identification(FDI) can be reduced to the parameter identification of a non linear system and to the association of the set of the estimated parameters with the mode of faults. Neuro-Fuzzy Inference System which contains multiple linear models as consequent part is used to model nonlinear systems. Generally, the linear parameters in neuro-fuzzy inference system can be effectively utilized to fault diagnosis. In this paper, we proposes an FDI system for nonlinear systems using neuro-fuzzy inference system. The proposed diagnostic system consists of two neuro-fuzzy inference systems which operate in two different modes (parallel and series-parallel mode). It generates the parameter residuals associated with each modes of faults which can be further processed by additional RBF (Radial Basis Function) network to identify the faults. The proposed FDI scheme has been tested by simulation on two-tank system.
Face recognition is a science of automatically identifying individuals based their unique facial features. In order to avoid overfitting and reduce the computational reduce the computational burden, a new face recognition algorithm using PCA-fisher linear discriminant (PCA-FLD) and fuzzy radial basis function neural network (RBFNN) is proposed in this paper. First, face features are extracted by the principal component analysis (PCA) method. Then, the extracted features are further processed by the Fisher's linear discriminant technique to acquire lower-dimensional discriminant patterns, the processed features will be considered as the input of the fuzzy RBFNN. As a widely applied algorithm in fuzzy RBF neural network, BP learning algorithm has the low rate of convergence, therefore, an improved learning algorithm based on Levenberg-Marquart (L-M) for fuzzy RBF neural network is introduced in this paper, which combined the Gradient Descent algorithm with the Gauss-Newton algorithm. Experimental results on the ORL face database demonstrate that the proposed algorithm has satisfactory performance and high recognition rate.
Diagnosis techniques based on the dissolved gas analysis(DGA) have been developed to detect incipient faults in power transformers. Various methods exist based on DGA such as IEC, Roger, Dornenburg, and etc. However, these methods have been applied to different problems with different standards. Furthermore, it is difficult to achieve an accurate diagnosis by DGA without experienced experts. In order to resolve these drawbacks, this paper proposes a novel diagnosis method using fuzzy clustering and a radial basis neural network(RBFNN). In the neural network, fuzzy clustering is effective for selecting the efficient training data and reducing learning process time. After fuzzy clustering, the RBF neural network is developed to analyze and diagnose the state of the transformer. The proposed method measures the possibility and degree of aging as well as the faults occurred in the transformer. To demonstrate the validity of the proposed method, various experiments are performed and their results are presented.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.10
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pp.1469-1478
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2015
In this paper, The methodology of Type-2 fuzzy set-based Radial Basis Function Neural Network(T2RBFNN) is proposed for Sewage Treatment Process and the simulator is developed for application to the real-world sewage treatment plant by using the proposed model. The proposed model has robust characteristic than conventional RBFNN. architecture of network consist of three layers such as input layer, hidden layer and output layer of RBFNN, and Type-2 fuzzy set is applied to receptive field in contrast with conventional radial basis function. In addition, the connection weights of the proposed model are defined as linear polynomial function, and then are learned through Back-Propagation(BP). Type reduction is carried out by using Karnik and Mendel(KM) algorithm between hidden layer and output layer. Sewage treatment data obtained from real-world sewage treatment plant is employed to evaluate performance of the proposed model, and their results are analyzed as well as compared with those of conventional RBFNN.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.2
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pp.436-444
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2010
In this study, we introduce and discuss a concept of a granular-oriented radial basis function neural networks (GRBF NNs). In contrast to the typical architectures encountered in radial basis function neural networks(RBF NNs), our main objective is to develop a design strategy of GRBF NNs as follows : (a) The architecture of the network is fully reflective of the structure encountered in the training data which are granulated with the aid of clustering techniques. More specifically, the output space is granulated with use of K-Means clustering while the information granules in the multidimensional input space are formed by using a so-called context-based Fuzzy C-Means which takes into account the structure being already formed in the output space, (b) The innovative development facet of the network involves a dynamic reduction of dimensionality of the input space in which the information granules are formed in the subspace of the overall input space which is formed by selecting a suitable subset of input variables so that the this subspace retains the structure of the entire space. As this search is of combinatorial character, we use the technique of genetic optimization to determine the optimal input subspaces. A series of numeric studies exploiting some nonlinear process data and a dataset coming from the machine learning repository provide a detailed insight into the nature of the algorithm and its parameters as well as offer some comparative analysis.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.2
no.1
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pp.43-48
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2002
This paper discusses the application of fuzzy-ARTMAP neural network to compensate the nonlinearity of satellite communication channel. The fuzzy-ARTMAP is the class of ART(adaptive resonance theory) architectures designed fur supervised loaming. It has capabilities not fecund in other neural network approaches, that includes a small number of parameters, no requirements fur the choice of initial weights, automatic increase of hidden units, and capability of adding new data without retraining previously trained data. By a match tracking process with vigilance parameter, fuzzy-ARTMAP neural network achieves a minimax teaming rule that minimizes predictive error and maximizes generalization. Thus, the system automatically leans a minimal number of recognition categories, or hidden units, to meet accuracy criteria. As a input-converting process for implementing fuzzy-ARTMAP equalizer, the sigmoid function is chosen to convert actual channel output to the proper input values of fuzzy-ARTMAP. Simulation studies are performed over satellite nonlinear channels. QPSK signals with Gaussian noise are generated at random from Volterra model. The performance of proposed fuzzy-ARTMAP equalizer is compared with MLP equalizer.
A position control algorithm for a inverted pendulum is studied. The proposed algorithm is based on a fuzzy theory and Generalized Radial Basis Function(GRBF). The conventional fuzzy methods need expert's knowledges or human experiences. The GRBF, which is an optimization algorithm, tunes automatically the input-output membership parameters and fuzzy rules. The simulation is presented to illustrate the approaches.
본 논문에서는 Subtractive clustering 알고리즘을 이용한 Fuzzy Radial Basis Function Neural Network (FRBFNN)의 규칙 수를 자동적으로 생성하는 방법을 제시한다. FRBFNN은 멤버쉽 함수로써 기존 RBFNN에서 가우시안이나 타원형 형태의 특정 RBF를 사용하는 구조와 달리 Fuzzy C-Means clustering 알고리즘에서 사용하는 거리에 기한 멤버쉽 함수를 사용하여 전반부의 공간 분할 및 활성화 레벨을 결정하는 구조이다. 본 논문에서는 데이터의 밀집도에 기반을 두어 클러스터링을 하는 Subtractive clustering 알고리즘을 사용하여 퍼지 규칙의 수와 같은 의미를 갖는 분할할 입력공간의 수와 분할된 입력공간의 중심값을 동정하며, Least Square Estimator (LSE) 알고리즘을 사용하여 후반부 다항식의 계수를 추정 한다.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.18
no.10
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pp.902-911
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2012
This paper proposes a robust adaptive fuzzy backstepping control scheme for trajectory tracking of an electrically driven nonholonomic mobile robot with uncertainties and actuator dynamics. A complete model of an electrically driven nonholonomic mobile robot described in this work includes all models of the uncertain robot kinematics with a nonholonomic constraint, the uncertain robot body dynamics with uncertain frictions and unmodeled disturbances, and the uncertain actuator dynamics with disturbances. The proposed control scheme uses the backstepping control approach through a kinematic controller and a robust adaptive fuzzy velocity tracking controller. The presented control scheme has a voltage control input with an auxiliary current control input rather than a torque control input. It has two FBFNs(Fuzzy Basis Function Networks) to approximate two unknown nonlinear robot dynamic functions and a robust adaptive control input with the proposed adaptive laws to overcome the uncertainties such as parameter uncertainties and external disturbances. The proposed control scheme does not a priori require the accurate knowledge of all parameters in the robot kinematics, robot dynamics and actuator dynamics. It can also alleviate the chattering of the control input. Using the Lyapunov stability theory, the stability of the closed-loop robot control system is guaranteed. Simulation results show the validity and robustness of the proposed control scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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