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.
In general, fuzzy C-means clustering method was used on the segmentation of true color image. However, this method requires number of clusters as an input. In this study, we suggest new method that uses subtractive and gravity fuzzy C-means clustering. We get number of clusters and initial cluster centers by applying subtractive clustering on color image. After coarse segmentation of the image, we apply gravity fuzzy C-means for optimizing segmentation of the image. We show efficiency of the proposed algorithm by qualitative evaluation.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.22
no.4
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pp.500-506
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2012
A method to model left ventricular assist device (LVAD) and detect suction occurrence for safe LVAD operation is presented. An axial flow blood pump as a LVAD has been used to assist patient with heart problems. While an axial flow blood pump, a kind of a non-pulsatile pump, has relative advantages of small size and efficiency compared to pulsatile devices, it has a difficulty in determining a safe pump operating condition. It can show different pump operating statuses such as a normal status and a suction status whether suction occurs in left ventricle or not. A fuzzy subtractive clustering method is used to determine a model of the axial flow blood pump with this pump operating characteristic and the developed pump model can provide blood flow estimates before and after suction occurrence in left ventricle. Also, a fuzzy subtractive clustering method is utilized to develop a suction detection model which can identify whether suction occurs in left ventricle or not.
Machine learning techniques have been applied in almost all the domains of human life to aid and enhance the problem solving capabilities of the system. The field of medical science has improved to a greater extent with the advent and application of these techniques. Efficient expert systems using various soft computing techniques like artificial neural network, Fuzzy Logic, Genetic algorithm, Hybrid system, etc. are being developed to equip medical practitioner with better and effective diagnosing capabilities. In this paper, a comparative study to evaluate the predictive performance of subtractive clustering based ANFIS hybrid system (SCANFIS) with Fuzzy C-Means (FCM) based ANFIS system (FCMANFIS) for Alzheimer disease (AD) has been taken. To evaluate the performance of these two systems, three parameters i.e. root mean square error (RMSE), prediction accuracy and precision are implemented. Experimental results demonstrated that the FCMANFIS model produce better results when compared to SCANFIS model in predictive analysis of Alzheimer disease (AD).
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.4
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pp.438-447
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2006
Fuzzy controller's design depends mainly on the rule base and membership functions over the controller's input and output ranges. This paper presents two different approaches to deal with these design issues. A simple and efficient approach; namely, Fuzzy Subtractive Clustering is used to identify the rule base needed to realize Fuzzy PI and PD type controllers. This technique provides a mechanism to obtain the reduced rule set covering the whole input/output space as well as membership functions for each input variable. But it is found that some membership functions projected from different clusters have high degree of similarity. The number of membership functions of each input variable is then reduced using a similarity measure. In this paper, the fuzzy subtractive clustering approach is shown to reduce 49 rules to 8 rules and number of membership functions to 4 and 6 for input variables (error and change in error) maintaining almost the same level of performance. Simulation on a wide range of linear and nonlinear processes is carried out and results are compared with fuzzy PI and PD type controllers without clustering in terms of several performance measures such as peak overshoot, settling time, rise time, integral absolute error (IAE) and integral-of-time multiplied absolute error (ITAE) and in each case the proposed schemes shows an identical performance.
The purpose of this study is to test the applicability of neuro-fuzzy system for monthly dam inflow forecasts by using weather forecasting information. The neuro-fuzzy algorithm adopted in this study is the ANFIS(Adaptive neuro-fuzzy Inference System) in which neural network theory is combined with fuzzy theory. The ANFIS model can experience the difficulties in selection of a control rule by a space partition because the number of control value increases rapidly as the number of fuzzy variable increases. In an effort to overcome this drawback, this study used the subtractive clustering which is one of fuzzy clustering methods. Also, this study proposed a method for converting qualitative weather forecasting information to quantitative one. ANFIS for monthly dam inflow forecasts was tested in cases of with or without weather forecasting information. It can be seen that the model performances obtained from the use of past observed data and future weather forecasting information are much better than those from past observed data only.
In this paper, a procedure is developed for identifying a number of representative solutions manageable for decision-making in a multiobjective optimization problem concerning the test intervals of the components of a safety system of a nuclear power plant. Pareto Front solutions are identified by a genetic algorithm and then clustered by subtractive clustering into "families". On the basis of the decision maker's preferences, each family is then synthetically represented by a "head of the family" solution. This is done by introducing a scoring system that ranks the solutions with respect to the different objectives: a fuzzy preference assignment is employed to this purpose. Level Diagrams are then used to represent, analyze and interpret the Pareto Fronts reduced to the head-of-the-family solutions.
Most pressurized water reactors use Venturi flow meters to measure the feedwater flow rate. However, fouling phenomena, which allow corrosion products to accumulate and increase the differential pressure across the Venturi flow meter, can result in an overestimation of the flow rate. In this study, a soft-sensing model based on fuzzy support vector regression was developed to enable accurate on-line prediction of the feedwater flow rate. The available data was divided into two groups by fuzzy c means clustering in order to reduce the training time. The data for training the soft-sensing model was selected from each data group with the aid of a subtractive clustering scheme because informative data increases the learning effect. The proposed soft-sensing model was confirmed with the real plant data of Yonggwang Nuclear Power Plant Unit 3. The root mean square error and relative maximum error of the model were quite small. Hence, this model can be used to validate and monitor existing hardware feedwater flow meters.
A damage detection algorithm based on neuro fuzzy hybrid system is presented in this study for location and severity predictions of cracks in beam-like structures. A combination of eigenfrequencies and rotation deviation curves are utilized as input to the soft computing technique. Both single and multiple damage cases are considered. Theoretical expressions leading to modal properties of damaged beam elements are provided. The beam formulation is based on Euler-Bernoulli theory. The cracked section of beam is simulated employing discrete spring model whose compliance is computed from stress intensity factors of fracture mechanics. A hybrid neuro fuzzy technique is utilized to solve the inverse problem of crack identification. Two different neuro fuzzy systems including grid partitioning (GP) and subtractive clustering (SC) are investigated for the highlighted problem. Several error metrics are utilized for evaluating the accuracy of the hybrid algorithms. The study is the first in terms of 1) using the two models of neuro fuzzy systems in crack detection and 2) considering multiple damages in beam elements employing the fused neuro fuzzy procedures. At the end of the study, the developed hybrid models are tested by utilizing the noise-contaminated data. Considering the robustness of the models, they can be employed as damage identification algorithms in health monitoring of beam-like structures.
Compressive strength is one of the most important engineering properties of concrete, and testing of the compressive strength of concrete specimens is often costly and time consuming. In order to provide the time for concrete form removal, re-shoring to slab, project scheduling and quality control, it is necessary to predict the concrete strength based upon the early strength data. However, concrete compressive strength is affected by many factors, such as quality of raw materials, water cement ratio, ratio of fine aggregate to coarse aggregate, age of concrete, compaction of concrete, temperature, relative humidity and curing of concrete. The concrete compressive strength is a quite nonlinear function that changes depend on the materials used in the concrete and the time. This paper presents an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) for the prediction of concrete compressive strength. The training of fuzzy system was performed by a hybrid method of gradient descent method and least squares algorithm, and the subtractive clustering algorithm (SCA) was utilized for optimizing the number of fuzzy rules. Experimental data on concrete compressive strength in the literature were used to validate and evaluate the performance of the proposed ANFIS model. Further, predictions from three models (the back propagation neural network model, the statistics model, and the ANFIS model) were compared with the experimental data. The results show that the proposed ANFIS model is a feasible, efficient, and accurate tool for predicting the concrete compressive strength.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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