The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.4
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pp.832-839
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2009
In this paper, we introduce an design of fuzzy relation-based fuzzy neural networks with multi-output. Fuzzy relation-based fuzzy neural networks comprise the network structure generated by dividing the entire input space. The premise part of the fuzzy rules of the network reflects the relation of the division space for the entire input space and the consequent part of the fuzzy rules expresses three types of polynomial functions such as constant, linear, and modified quadratic. For the multi-output structure the neurons in the output layer were connected with connection weights. The learning of fuzzy neural networks is realized by adjusting connections of the neurons both in the consequent part of the fuzzy rules and in the output layer, and it follows a back-propagation algorithm. In addition, in order to optimize the network, the parameters of the network such as apexes of membership functions, learning rate and momentum coefficient are automatically optimized by using real-coded genetic algorithm. Two examples are included to evaluate the performance of the proposed network.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.3
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pp.289-300
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2003
In this paper, we introduce an identification method in Fuzzy Relation-based Fuzzy Neural Networks (FRFNN) through a hybrid identification algorithm. The proposed FRFNN modeling implement system structure and parameter identification in the efficient form of "If...., then... " statements, and exploit the theory of system optimization and fuzzy rules. The FRFNN modeling and identification environment realizes parameter identification through a synergistic usage of genetic optimization and complex search method. The hybrid identification algorithm is carried out by combining both genetic optimization and the improved complex method in order to guarantee both global optimization and local convergence. An aggregate objective function with a weighting factor is introduced to achieve a sound balance between approximation and generalization of the model. The proposed model is experimented with using two nonlinear data. The obtained experimental results reveal that the proposed networks exhibit high accuracy and generalization capabilities in comparison to other models.er models.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2005.04a
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pp.301-304
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2005
In this paper, we propose a new fuzzy set-based polynomial neuron (FSPN) involving the information granule, and new fuzzy-neural networks - Fuzzy Set based Polynomial Neural Networks (FSPNN). We have developed a design methodology (genetic optimization using Genetic Algorithms) to find the optimal structure for fuzzy-neural networks that expanded from Group Method of Data Handling (GMDH). It is the number of input variables, the order of the polynomial, the number of membership functions, and a collection of the specific subset of input variables that are the parameters of FSPNN fixed by aid of genetic optimization that has search capability to find the optimal solution on the solution space. We have been interested in the architecture of fuzzy rules that mimic the real world, namely sub-model (node) composing the fuzzy-neural networks. We adopt fuzzy set-based fuzzy rules as substitute for fuzzy relation-based fuzzy rules and apply the concept of Information Granulation to the proposed fuzzy set-based rules.
In this paper, we introduce advanced architectures of genetically-oriented Fuzzy Neural Networks (FNNs) based on fuzzy set and fuzzy relation and discuss a comprehensive design methodology. The proposed FNNs are based on 'if-then' rule-based networks with the extended structure of the premise and the consequence parts of the fuzzy rules. We consider two types of the FNNs topologies, called here FSNN and FRNN, depending upon the usage of inputs in the premise of fuzzy rules. Three different type of polynomials function (namely, constant, linear, and quadratic) are used to construct the consequence of the rules. In order to improve the accuracy of FNNs, the structure and the parameters are optimized by making use of genetic algorithms (GAs). We enhance the search capabilities of the GAs by introducing the dynamic variants of genetic optimization. It fully exploits the processing capabilities of the FNNs by supporting their structural and parametric optimization. To evaluate the performance of the proposed FNNs, we exploit a suite of several representative numerical examples and its experimental results are compared with those reported in the previous studies.
In this rarer, we introduce a new Fuzzy Polynomial Neural Networks (FPNNs)-like structure whose neuron is based on the Fuzzy Set-based Fuzzy Inference System (FS-FIS) and is different from that of FPNNs based on the Fuzzy relation-based Fuzzy Inference System (FR-FIS) and discuss the ability of the new FPNNs-like structurenamed Fuzzy Set-based Polynomial Neural Networks (FSPNN). The premise parts of their fuzzy rules are not identical, while the consequent parts of the both Networks (such as FPNN and FSPNN) are identical. This difference results from the angle of a viewpoint of partition of input space of system. In other word, from a point of view of FS-FIS, the input variables are mutually independent under input space of system, while from a viewpoint of FR-FIS they are related each other. In considering the structures of FPNN-like networks such as FPNN and FSPNN, they are almost similar. Therefore they have the same shortcomings as well as the same virtues on structural side. The proposed design procedure for networks' architecture involves the selection of appropriate nodes with specific local characteristics such as the number of input variables, the order of the polynomial that is constant, linear, quadratic, or modified quadratic functions being viewed as the consequent part of fuzzy rules, and a collection of the specific subset of input variables. On the parameter optimization phase, we adopt Information Granulation (IG) based on HCM clustering algorithm and a standard least square method-based learning. Through the consecutive process of such structural and parametric optimization, an optimized and flexible fuzzy neural network is generated in a dynamic fashion. To evaluate the performance of the genetically optimized FSPNN (gFSPNN), the model is experimented with using gas furnace process dataset.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2004.10a
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pp.433-436
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2004
In this paper, we introduce a new Fuzzy Polynomial Neural Networks (FPNNS)-like structure whose neuron is based on the Fuzzy Set-based Fuzzy Inference System (FS-FIS) and is different from that of FPNNS based on the Fuzzy relation-based Fuzzy Inference System (FR-FIS) and discuss the ability of the new FPNNS-like structure named Fuzzy Set-based Polynomial Neural Networks (FSPNN). The premise parts of their fuzzy rules are not identical, while the consequent parts of the both Networks (such as FPNN and FSPNN) are identical. This difference results from the angle of a viewpoint of partition of input space of system. In other word, from a point of view of FS-FIS, the input variables are mutually independent under input space of system, while from a viewpoint of FR-FIS they are related each other. The proposed design procedure for networks architecture involves the selection of appropriate nodes with specific local characteristics such as the number of input variables, the order of the polynomial that is constant, linear, quadratic, or modified quadratic functions being viewed as the consequent part of fuzzy rules, and a collection of the specific subset of input variables. On the parameter optimization phase, we adopt Information Granulation (IC) based on HCM clustering algorithm and a standard least square method-based learning. Through the consecutive process of such structural and parametric optimization, an optimized and flexible fuzzy neural network is generated in a dynamic fashion. To evaluate the performance of the genetically optimized FSPNN (gFSPNN), the model is experimented with using the time series dataset of gas furnace process.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.2
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pp.236-244
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2005
In this study, we introduce a new topology of Fuzzy Polynomial Neural Networks(FPNN) that is based on fuzzy relation and evolutionally optimized Multi-Layer Perceptron, discuss a comprehensive design methodology and carry out a series of numeric experiments. The construction of the evolutionally optimized FPNN(EFPNN) exploits fundamental technologies of Computational Intelligence. The architecture of the resulting EFPNN results from a synergistic usage of the genetic optimization-driven hybrid system generated by combining rule-based Fuzzy Neural Networks(FNN) with polynomial neural networks(PNN). FNN contributes to the formation of the premise part of the overall rule-based structure of the EFPNN. The consequence part of the EFPNN is designed using PNN. As the consequence part of the EFPNN, the development of the genetically optimized PNN(gPNN) dwells on two general optimization mechanism: the structural optimization is realized via GAs whereas in case of the parametric optimization we proceed with a standard least square method-based learning. To evaluate the performance of the EFPNN, the models are experimented with the use of several representative numerical examples. A comparative analysis shows that the proposed EFPNN are models with higher accuracy as well as more superb predictive capability than other intelligent models presented previously.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.4
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pp.544-553
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2013
In this paper, we propose the pattern classifier of Radial Basis Function Neural Networks(RBFNNs) for diagnosis of 3-phase partial discharge. Conventional methods map the partial discharge/noise data on 3-PARD map, and decide whether the partial discharge occurs or not from 3-phase or neutral point. However, it is decided based on his own subjective knowledge of skilled experter. In order to solve these problems, the mapping of data as well as the classification of phases are considered by using the general 3-PARD map and PA method, and the identification of phases occurring partial discharge/noise discharge is done. In the sequel, the type of partial discharge occurring on arbitrary random phase is classified and identified by fuzzy clustering-based polynomial Radial Basis Function Neural Networks(RBFNN) classifier. And by identifying the learning rate, momentum coefficient, and fuzzification coefficient of FCM fuzzy clustering with the aid of PSO algorithm, the RBFNN classifier is optimized. The virtual simulated data and the experimental data acquired from practical field are used for performance estimation of 3-phase partial discharge pattern classifier.
Anwary, Arif Reza;Lee, Young-Il;Jung, Hee;Kim, Yong-Gi
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.8
no.1
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pp.82-86
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2008
The article presents ARTMAP and Fuzzy BK-Product approach underwater obstacle avoidance for the Autonomous underwater Vehicles (AUV). The AUV moves an unstructured area of underwater and could be met with obstacles in its way. The AUVs are equipped with complex sensorial systems like camera, aquatic sonar system, and transducers. A Neural integrated Fuzzy BK-Product controller, which integrates Fuzzy logic representation of the human thinking procedure with the learning capabilities of neural-networks (ARTMAP), is developed for obstacle avoidance in the case of unstructured areas. In this paper, ARTMAP-Fuzzy BK-Product controller architecture comprises of two distinct elements, are 1) Fuzzy Logic Membership Function and 2) Feed-Forward ART component. Feed-Forward ART component is used to understanding the unstructured underwater environment and Fuzzy BK-Product interpolates the Fuzzy rule set and after the defuzzyfication, the output is used to take the decision for safety direction to go for avoiding the obstacle collision with the AUV. An on-line reinforcement learning method is introduced which adapts the performance of the fuzzy units continuously to any changes in the environment and make decision for the optimal path from source to destination.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.7
no.3
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pp.43-54
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1997
Knowledge acquisition is one of the most difficult problems in designing fuzzy systems. As application domains of fuzzy systems become larger and more complex, it is more difficult to find the relations among the system's input- outpiit variables. Moreover, it takes a lot of efforts to formulate expert's knowledge about complex systems' control actions by linguistic variables. Another difficulty is to define and adjust membership functions properly. Soin conventional fuzzy systems, the membership functions should be adjusted to improve the system performance. This is time-consuming process. In this paper, we suggest a new approach to design a fuzzy system. We design a fuzzy system using two neural networks, Kohonen neural network and backpropagation neural network, which generate fuzzy rules automatically and construct inference network. Since fuzzy inference is performed based on fuzzy relation in this approach, we don't need the membership functions of each variable. Therefore it is unnecessary to define and adjust membership functions and we can get fuzzy rules automatically. The design process of fuzzy system becomes simple. The proposed approach is applied to a simulated automatic car speed control system. We can be sure that this approach not only makes the design process of fuzzy systems simple but also produces appropriate inference results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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