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.
Amini, Ali;Baslamisli, S. Caglar;Ince, Bayramcan;Koprubasi, Kerem;Solmaz, Selim
Advances in Automotive Engineering
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v.1
no.1
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pp.105-121
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2018
The hybrid electric powertrain is a robust solution that allows for major improvements in both fuel economy and emission reduction. In the present study, a through-the-road hybrid vehicle model with an electric motor driving the rear axle and an Internal Combustion Engine (ICE) driving the front axle has been constructed. We then present a systematic method for the determination of a real time applicable optimal Energy Management Strategy (EMS) for a hybrid road vehicle. More precisely, we compare the performance of rule-based EMS strategies to an optimization-based strategy, namely ECMS (Equivalent Consumption Minimization Strategy). The comparison is conducted in parallel with a parameterization of the size of the internal combustion engine and the implementation of a Continuously Variable Transmission (CVT) that allows following the line of best fuel economy. For the FTP-75 driving cycle, the constrained engine On-off control algorithm is shown to offer a 28% improvement potential of fuel consumption compared to the conventional internal combustion engine while the ECMS strategy achieves an improved potential of nearly 33%.
In this paper, we introduce a seamlessly integrated CAD-based design system (DS) for CAD modeling, engineering analysis, and optimal design which has been developed in CCED at KAIST, The key points of this integrating philosophy are to make full use of a parametric CAD program as the platform of integration and to adopt finite difference method for design sensitivity analysis in optimization process to get robustness and versatility. Design variables are directly selected by clicking CAD model parameters and all the analysis and design activities are menu-driven. This integrated program, named as DS/FDM, runs on Windows NT or Unix and FE analyses are performed at a remote Unix-workstation for multiple users. Application examples include shape optimal design of a belt clip that fits onto a portable electronic device and a bracket to show performance of DS/FDM with shell and tetra solid elements. This software is found efficient and effective fur shape design and size design of engineering structures.
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.
Purpose: In image segmentation via thresholding, Otsu and Kapur methods have been widely used because of their effectiveness and robustness. However, computational complexity of these methods grows exponentially as the number of thresholds increases due to the exhaustive search characteristics. Methods: Particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithms (GAs) can accelerate the computation. Both methods, however, also have some drawbacks including slow convergence and ease of being trapped in a local optimum instead of a global optimum. To overcome these difficulties, we proposed two new multi-level thresholding methods based on Bacteria Foraging PSO (BFPSO) and real-coded GA algorithms for fast segmentation. Results: The results from BFPSO and real-coded GA methods were compared with each other and also compared with the results obtained from the Otsu and Kapur methods. Conclusions: The proposed methods were computationally efficient and showed the excellent accuracy and stability. Results of the proposed methods were demonstrated using four real images.
The article presents a parametric study on geometrical design optimization for coupling the joint between a large exhaust air chimney and electromagnetic pulse (EMP) shield for gas turbine electricity generator. We conducted computational fluid dynamics (CFD) simulations on hydraulic diameters of waveguide below cutoff(WBC) ranges 800mm~1025mm, the connection distance ranges 150~450mm, and exhaust gas flow velocities at 15, 20, and 25m/s. The results show that the diameter of main chimney, connection distance, and exhaust gas velocity had impacts on flow stream at the EMP shield. To provide a fully developed stream line at three different flow velocity cases, the WBC diameter and distance of connection should be larger than 1050mm and longer than 300mm, respectively.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.5
no.4
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pp.327-332
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2005
We investigatea new fuzzy-neural networks-Hybrid Fuzzy set based polynomial Neural Networks (HFSPNN). These networks consist of genetically optimized multi-layer with two kinds of heterogeneous neurons thatare fuzzy set based polynomial neurons (FSPNs) and polynomial neurons (PNs). We have developed a comprehensive design methodology to determine the optimal structure of networks dynamically. The augmented genetically optimized HFSPNN (namely gHFSPNN) results in a structurally optimized structure and comes with a higher level of flexibility in comparison to the one we encounter in the conventional HFPNN. The GA-based design procedure being applied at each layer of gHFSPNN leads to the selection leads to the selection of preferred nodes (FSPNs or PNs) available within the HFSPNN. In the sequel, the structural optimization is realized via GAs, whereas the ensuing detailed parametric optimization is carried out in the setting of a standard least square method-based learning. The performance of the gHFSPNN is quantified through experimentation where we use a number of modeling benchmarks synthetic and experimental data already experimented with in fuzzy or neurofuzzy modeling.
Kim, Hyun;Chung, Hyoung-Seog;Chang, Jo-Won;Choi, Joo-Ho
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.14
no.3
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pp.7-15
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2006
Aerodynamic analysis of an airfoil in the transonic region was automated in order to enable parametric study by using the journal file of the commercial analysis code FLUENT, pre/post process Gambit and computational mathematics code MATLAB. The automated capability was illustrated via NACA 0012 and RAE 2822 airfoils. This analysis was carried out at Mach numbers ranged from 0.70 to 0.80, angles of attack; 1$^{\circ}$, 2$^{\circ}$ and 4$^{\circ}$, Reynolds numbers; 4.0${\times}$106, 6.5${\times}$106. The analysis results of a pressure coefficient were verified by comparing with the experimental data which were measured in terms of chord length because the pressure coefficient of an airfoil surface is a good estimator of flow characteristics. The results of two airfoils show that this analysis code is useful enough to be used in the design optimization of airfoil.
Kim, Hyeon-Ung;Kim, Moon-Chan;Kang, Jin-Gu;Youn, Taek-Geun
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.57
no.6
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pp.381-387
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2020
According to the increase of concern for environmental problems, the energy saving becomes an important issue because it is one of the most effective methods of decreasing CO2 which is major environmental problem. In the present study, the post device after propeller related with rudder has been focussed. Recently the full-spade twisted rudder has been frequently used not only to increase the efficiency but also to remove the cavitation risk on leading edge. In addition to that the rudder bulb is also applied to the rudder to increase the propulsion efficiency as well as to minimize the cavitation erosion risk around twisting part. The parametric study has been conducted for investigating the optimum configuration of twisting rudder with bulb by CFD. The present optimization has been applied to the KVLCC2 full-body ship. The verification of the computed results is also expected to be conducted by the comparison with experimental results in the near future.
Shitsi, Edward;Debrah, Seth Kofi;Chabi, Silas;Arthur, Emmanuel Maurice;Baidoo, Isaac Kwasi
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.3
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pp.842-848
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2022
Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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