This paper is intended to determine the optimal processing parameters applied to the dyeing procedure so that the desired color strength of a raw fabric can be achieved. Moreover, the processing parameters are also used for constructing a system to predict the fabric quality. The fabric selected is the nylon and Lycra blend. The dyestuff used for dyeing is acid dyestuff and the dyeing method is one-bath-two-section. The Taguchi quality method is applied for parameter design. The analysis of variance (ANOVA) is applied to arrange the optimal condition, significant factors and the percentage contributions. In the experiment, according to the target value, a confirmation experiment is conducted to evaluate the reliability. Furthermore, the genetic algorithm (GA) is combined with the back propagation neural network (BPNN) in order to establish the forecasting system for searching the best connecting weights of BPNN. It can be shown that this combination not only enhances the efficiency of the learning algorithm, but also decreases the dependency of the initial condition during the network training. Most of all, the robustness of the learning algorithm will be increased and the quality characteristic of fabric will be precisely predicted.
Nowadays, with the burgeoning development of economy, $CO_2$ emissions increase rapidly in China. It has become a common concern to seek effective methods to forecast $CO_2$ emissions and put forward the targeted reduction measures. This paper proposes a novel hybrid model combined principal component analysis (PCA) with regularized extreme learning machine (RELM) to make $CO_2$ emissions prediction based on the data from 1978 to 2014 in China. First eleven variables are selected on the basis of Pearson coefficient test. Partial autocorrelation function (PACF) is utilized to determine the lag phases of historical $CO_2$ emissions so as to improve the rationality of input selection. Then PCA is employed to reduce the dimensionality of the influential factors. Finally RELM is applied to forecast $CO_2$ emissions. According to the modeling results, the proposed model outperforms a single RELM model, extreme learning machine (ELM), back propagation neural network (BPNN), GM(1,1) and Logistic model in terms of errors. Moreover, it can be clearly seen that ELM-based approaches save more computing time than BPNN. Therefore the developed model is a promising technique in terms of forecasting accuracy and computing efficiency for $CO_2$ emission prediction.
플라즈마 식각공정은 소자제조를 위한 미세 패턴닝 제작에 이용되고 있다. 공정 메커니즘의 정성적 해석, 최적화, 그리고 제어를 위해서는 컴퓨터 예측모델의 개발이 요구된다. 역전파 신경망 (backpropagation neural network-BPNN) 모델을 개발하는 데에는 다수의 학습인자가 관여하고 있으며, 가장 그 최적화가 어려운 학습인자는 초기웨이트이다. 모델개발시, 초기웨이트는 random 값으로 설정이 되며, 이로 인해 초기웨이트의 최적화가 어렵다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘 (genetic algorithm-GA)을 이용하여 BPNN의 초기웨이트를 최적화하였으며, 이를 식각공정 모델링에 적용하여 평가하였다. 실리카 식각공정 데이터는 $2^3$ 인자 실험계획법을 이용하여 수집하였으며, GA에 관여하는 두 확률인자의 영향을 42 인자 실험계획법을 이용하여 최적화 하였다. 종래의 모델에 비해, 최적화된 모델은 실리카 식각률, Al 식각률, Al 선택비, 그리고 프로파일 응답에 대해서 각 기 24%, 13%,, 16%, 그리고 17%의 향상률을 보였다. 이는 제안된 최적화 기법이 플라즈마 모델의 예측성능을 증진하는데 효과적으로 응용될 수 있음을 의미한다.
Under braking forces of a freight train, there are great longitudinal structural responses of a large freight railway cable-stayed bridge. To alleviate such adverse reactions, viscous dampers are required, whose parametric selection is one of important and arduous researches. Based on the longitudinal dynamics vehicle model, responses of a cable-stayed bridge are investigated under various cases. It shows that there is a notable effect of initial braking speeds and locations of a freight train on the structural responses. Under the most unfavorable braking condition, the parameter sensitivity analyses of viscous dampers are systematically performed. Meanwhile, a mixing method called BPNN-NSGA-II, combining the Back Propagation neural network (BPNN) and Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm With Elitist Strategy (NSGA-II), is employed to optimize parameters of viscous dampers. The result shows that: 1. the relationships between the parameters of viscous dampers and the key longitudinal responses of the bridge are high nonlinear, which are completely different from each other; 2. the longitudinal displacement of the bridge main girder significantly decreases by the optimized viscous dampers.
Using a backpropagation neural network (BPNN), a high power semiconductor device was empirically modeled. The device modeled is a n-LDMOSFET and its electrical characteristics were measured with a HP4156A and a Tektronix curve tracer 370A. The drain-source current $(I_{DS})$ was measured over the drain-source voltage $(V_{DS})$ ranging between 1 V to 200 V at each gate-source voltage $(V_{GS}).$ For each $V_{GS},$ the BPNN was trained with 100 training data, and the trained model was tested with another 100 test data not pertaining to the training data. The prediction accuracy of each $V_{GS}$ model was optimized as a function of training factors, including training tolerance, number of hidden neurons, initial weight distribution, and two gradients of activation functions. Predictions from optimized models were highly consistent with actual measurements.
본 논문은 영상 분류 문제를 위한 support vector machines (SVMs)의 적용을 통한 분류의 성능을 다루고 있다. 본 연구에서는 영상 분류 문제에서 자연영상을 대상으로 색상, 질감, 형상 특징벡터를 추출하고, 각각의 특징벡터와 이들을 결합한 특징벡터를 사용하여 역전파 신경망과 SVM 기반의 방법을 적용하여 영상 분류의 정확성을 비교한다. 실험결과는 각각의 특징벡터중에는 색상 특징벡터값을 이용한 영상 분류가 그리고 각각의 특징벡터보다는 이들을 결합한 특징벡터를 이용한 영상 분류가 보다 우수함을 보여준다. 그리고 알고리즘간의 비교에서는 정확성과 일반화성능 측면에서 역전파 신경망보다 SVMs이 우수함을 보였다.
Vibroarthrographic(VAG) signals, emitted by human knee joints, are non-stationary and multi-component in nature and time-frequency distributions(TFD) provide powerful means to analyze such signals. The objective of this paper is to classify VAG signals, generated during joint movement, into two groups(normal and patient group) using the characteristic parameters extracted by time-frequency transform, and to evaluate the classification accuracy. Noise within TFD was reduced by singular value decomposition and back-propagation neural network(BPNN) was used for classifying VAG signals. The characteristic parameters consist of the energy parameter, energy spread parameter, frequency parameter, frequency spread parameter by Wigner-Ville distribution and the amplitude of frequency distribution, the mean and the median frequency by fast Fourier transform. Totally 1408 segments(normal 1031, patient 377) were used for training and evaluating BPNN. As a result, the average value of the classification accuracy was 92.3(standard deviation ${\pm}0.9$)%. The proposed method was independent of clinical information, and showed good potential for non-invasive diagnosis and monitoring of joint disorders such as osteoarthritis and chondromalacia patella.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.354-366
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2020
This work mainly focuses on determination of the fully plastic J-integral solutions for welded center cracked plates subjected to remote tension loading. Detailed three-dimensional elasticeplastic Finite Element Analyses (FEA) were implemented to compute the fully plastic J-integral along the crack front for a wide range of crack geometries, material properties and weld strength mismatch ratios for 900 cases. According to the database generated from FEA, Back-propagation Neural Network (BPNN) model was proposed to predict the values and distributions of fully plastic J-integral along crack front based on the variables used in FEA. The determination coefficient R2 is greater than 0.99, indicating the robustness and goodness of fit of the developed BPNN model. The network model can accurately and efficiently predict the elastic-plastic J-integral for weld centerline crack, which can be used to perform fracture analyses and safety assessment for welded center cracked plates with varying strength mismatch conditions under uniaxial loading.
Concrete's compressive strength is widely studied in order to understand many qualities and the grade of the concrete mixture. Conventional civil engineering tests involve time and resources consuming laboratory operations which results in the deterioration of concrete samples. Proposing efficient non-destructive models for the prediction of concrete compressive strength will certainly yield advancements in concrete studies. In this study, the efficiency of using radial basis function neural network (RBFNN) which is not common in this field, is studied for the concrete compressive strength prediction. Complementary studies with back propagation neural network (BPNN), which is commonly used in this field, have also been carried out in order to verify the efficiency of RBFNN for compressive strength prediction. A total of 13 input parameters, including novel ones such as cement's and fly ash's compositional information, have been employed in the prediction models with RBFNN and BPNN since all these parameters are known to influence concrete strength. Three different train: test ratios were tested with both models, while different hidden neurons, epochs, and spread values were introduced to determine the optimum parameters for yielding the best prediction results. Prediction results obtained by RBFNN are observed to yield satisfactory high correlation coefficients and satisfactory low mean square error values when compared to the results in the previous studies, indicating the efficiency of the proposed model.
It is essential to monitor the working conditions of bolt-connected joints, which are widely used in various kinds of steel structures. The looseness of bolts may directly affect the stability and safety of the entire structure. In this study, a guided wave-based method for bolt looseness detection and localization is presented for a joint structure with multiple bolts. SH waves generated and received by a small number (two pairs) of magnetostrictive transducers were used. The bolt looseness index was proposed based on the changes in the reconstructed responses excited by the time reversal signals of the measured unit impulse responses. The damage locations and local damage severities were estimated using the damage indices from several wave propagation paths. The back propagation neural network (BPNN) technique was employed to identify the local damages. Numerical and experimental studies were conducted on a lap joint with eight bolts. The results show that the total damage severity can be successfully detected under the effect of external force and measurement noise. The local damage severity can be estimated reasonably for the experimental data using the BPNN constructed by the training patterns generated from the finite element simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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