In this paper, we introduce a modeling and a process simulator developed with the aid of pRBFNNs for activated sludge process in the sewage treatment system. Activated sludge process(ASP) of sewage treatment system facilities is a process that handles biological treatment reaction and is a very complex system with non-linear characteristics. In this paper, we carry out modeling by using essential ASP factors such as water effluent quality, the manipulated value of various pumps, and water inflow quality, and so on. Intelligent algorithms used for constructing process simulator are developed by considering multi-output polynomial radial basis function Neural Networks(pRBFNNs) as well as Fuzzy C-Means clustering and Particle Swarm Optimization. Here, the apexes of the antecedent gaussian functions of fuzzy rules are decided by C-means clustering algorithm and the apexes of the consequent part of fuzzy rules are learned by using back-propagation based on gradient decent method. Also, the parameters related to the fuzzy model are optimized by means of particle swarm optimization. The coefficients of the consequent polynomial of fuzzy rules and performance index are considered by the Least Square Estimation and Mean Squared Error. The descriptions of developed process simulator architecture and ensuing operation method are handled.
In this paper, 3D face recognition model is designed by using Polynomial based RBFNN(Radial Basis Function Neural Network) and PNN(Polynomial Neural Network). Also recognition rate is performed by this model. In existing 2D face recognition model, the degradation of recognition rate may occur in external environments such as face features using a brightness of the video. So 3D face recognition is performed by using 3D scanner for improving disadvantage of 2D face recognition. In the preprocessing part, obtained 3D face images for the variation of each pose are changed as front image by using pose compensation. The depth data of face image shape is extracted by using Multiple point signature. And whole area of face depth information is obtained by using the tip of a nose as a reference point. Parameter optimization is carried out with the aid of both ABC(Artificial Bee Colony) and PSO(Particle Swarm Optimization) for effective training and recognition. Experimental data for face recognition is built up by the face images of students and researchers in IC&CI Lab of Suwon University. By using the images of 3D face extracted in IC&CI Lab. the performance of 3D face recognition is evaluated and compared according to two types of models as well as point signature method based on two kinds of depth data information.
This work presents numerical optimization for design of a blade stacking line of a low speed axial flow fan with a fast and elitist Non-Dominated Sorting of Genetic Algorithm (NSGA-II) of multi-objective optimization using three-dimensional Navier-Stokes analysis. Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model are discretized with finite volume approximations and solved on unstructured grids. Regression analysis is performed to get second order polynomial response which is used to generate Pareto optimal front with help of NSGA-II and local search strategy with weighted sum approach to refine the result obtained by NSGA-II to get better Pareto optimal front. Four geometric variables related to spanwise distributions of sweep and lean of blade stacking line are chosen as design variables to find higher performed fan blade. The performance is measured in terms of the objectives; total efficiency, total pressure and torque. Hence the motive of the optimization is to enhance total efficiency and total pressure and to reduce torque.
Optimization of chassis frame is performed according to the minimization of eleven responses representing one total frame weight, three natural frequencies and seven strength limits of chassis frame that are analyzed by using each response surface model from D-optimal design of experiments. After each response surface model is constructed form D-optimal design and random orthogonal array, the main effect and sensitivity analyses are successfully carried out by using this approximated regression model and the optimal solutions are obtained by using a nonlinear programming method. The response surface models and the optimization algorithms are used together to obtain the optimal design of chassis frame. The eleven-polynomial response surface models of the thirteen frame members (design factors) are constructed by using D-optimal Design and the multi-disciplinary design optimization is also performed by applying dual response analysis.
Weight reduction of a automobile has been steadily tried in automotive industry to improve fuel efficiency, driving performance and the production profits. Since the weight of BIW takes up a large portion of the total weight of the automobile, reducing the weight of BIW greatly contributes to reducing the total weight of the vehicle. To reduce weight, vehicle manufacturers have tried to apply lightweight materials, such as aluminum and high-strength steel, to the components of BIW instead of conventional steel. In this research, material arrangement of an automotive BIW was optimized by formulating a design problem to minimize weight of the BIW while satisfying design requirements about bending and torsional stiffness and perform a metamodel-based design optimization strategy. As a result of the design optimization, weight of the BIW is reduced by 45.7% while satisfying all design requirements.
The support structure of an optical mirror system is the one of the important design elements because the one affects the optical aberrations of the mirror surface. In this paper, Lagrange equation of the moving body of the fast steering mirror system(FSM) has been formulated to use with optimization design. Major goals for optimization are to assign the reasonably flexible stiffness to the structure and to enhance the first natural frequency of the mirror and support system in aid of more affordable control bandwidth for the FSM. Pursuing these purposes with the proposed method, the finite element analysis(FEA), optimization technique and the Zernike polynomial estimation are used for the design effects. It is concluded that the proposed approach for design well guides toward the desired design goals with regards to both structural and optical performances.
Optimal design of raft-pile foundations is examined by combining finite element technique and the optimization approach. The piles and soil medium are modeled by three dimensional solid elements while the raft is modelled by shell elements. Drucker-Prager criterion is adopted for the soil medium while the raft and the piles are assumed to be linear elastic. For the optimization process, the approximate semi-analytical method is used for calculating constraint sensitivities and a constraint approximation method which is a combination of the extended Bi-point approximation and Lagrangian polynomial approximation is used for predicting the behaviour of the constraints. The objective function of the problem is the volume of materials of the foundation while the design variables are raft thickness, pile length and pile spacing. The generalized reduced gradient algorithm is chosen for solving the optimization process. It is demonstrated that the method proposed in this study is promising for obtaining optimal design of raft-pile foundations without carrying out a large number of analyses. The results are also compared with those obtained from the previous study in which linear analysis was carried out.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제16권1호
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pp.1-8
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2008
Numerical optimization for design of a blade stacking line of a low speed axial flow fan with a fast and elitist Non-Dominated Sorting of Genetic Algorithm(NSGA-II) of multi-objective optimization using three-dimensional Navier-Stokes analysis is presented in this work. Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) equations with ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model are discretized with finite volume approximations and solved on unstructured grids. Regression analysis is performed to get second order polynomial response which is used to generate Pareto optimal front with help of NSGA-II and local search strategy with weighted sum approach to refine the result obtained by NSGA-II to get better Pareto optimal front. Four geometric variables related to spanwise distributions of sweep and lean of blade stacking line are chosen as design variables to find higher performed fan blade. The performance is measured in terms of the objectives; total efficiency, total pressure and torque. Hence the motive of the optimization is to enhance total efficiency and total pressure and to reduce torque.
This paper introduces a novel neuro-fuzzy system based on the polynomial fuzzy neural network(PFNN) architecture. The PFNN consists of a set of if-then rules with appropriate membership functions whose parameters are optimized via a hybrid genetic algorithm. A polynomial neural network is employed in the defuzzification scheme to improve output performance and to select appropriate rules. A performance criterion for model selection, based on the Group Method of DAta Handling is defined to overcome the overfitting problem in the modeling procedure. The hybrid genetic optimization method, which combines a genetic algorithm and the Simplex method, is developed to increase performance even if the length of a chromosome is reduced. A novel coding scheme is presented to describe fuzzy systems for a dynamic search rang in th GA. For a performance assessment of the PFNN inference system, three well-known problems are used for comparison with other methods. The results of these comparisons show that the PFNN inference system outperforms the other methods while it exhibits exceptional robustness characteristics.
The generalized knapsack problem, or gknap is the combinatorial optimization problem of optimizing a nonnegative linear functional over the integral hull of the intersection of a polynomially separable 0 - 1 polytope and a knapsack constraint. Among many potential applications, the knapsack, the restricted shortest path, and the restricted spanning tree problem are such examples. We establish some necessary and sufficient conditions for a gknap to admit a fully polynomial approximation scheme, or FPTAS, To do so, we recapture the scaling and approximate binary search techniques in the framework of gknap. This also enables us to find a condition that a gknap does not have an FP-TAS. This condition is more general than the strong NP-hardness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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