Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.8
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pp.664-674
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2001
In this paper, as a new category of fuzzy-neural networks architecture, we propose Fuzzy Polynomial Neural Networks (FPNN) and discuss a comprehensive design methodology related to its architecture. FPNN dwells on the ideas of fuzzy rule-based computing and neural networks. The FPNN architecture consists of layers with activation nodes based on fuzzy inference rules. Here each activation node is presented as Fuzzy Polynomial Neuron(FPN). The conclusion part of the rules, especially the regression polynomial, uses several types of high-order polynomials such as linear, quadratic and modified quadratic. As the premise part of the rules, both triangular and Gaussian-like membership functions are studied. It is worth stressing that the number of the layers and the nods in each layer of the FPNN are not predetermined, unlike in the case of the popular multilayer perceptron structure, but these are generated in a dynamic manner. With the aid of two representative time series process data, a detailed design procedure is discussed, and the stability is introduced as a measure of stability of the model for the comparative analysis of various architectures.
In this paper, we propose a new architecture of Self-Organizing Fuzzy Polynomial Neural Networks(SOFPNN) by means of genetically optimized fuzzy polynomial neuron(FPN) and discuss its comprehensive design methodology involving mechanisms of genetic optimization, especially genetic algorithms(GAs). The conventional SOFPNNs hinges on an extended Group Method of Data Handling(GMDH) and exploits a fixed fuzzy inference type in each FPN of the SOFPNN as well as considers a fixed number of input nodes located in each layer. The design procedure applied in the construction of each layer of a SOFPNN deals with its structural optimization involving the selection of preferred nodes (or FPNs) with specific local characteristics (such as the number of input variables, the order of the polynomial of the consequent part of fuzzy rules, a collection of the specific subset of input variables, and the number of membership function) and addresses specific aspects of parametric optimization. Therefore, the proposed SOFPNN gives rise to a structurally optimized structure and comes with a substantial level of flexibility in comparison to the one we encounter in conventional SOFPNNs. To evaluate the performance of the genetically optimized SOFPNN, the model is experimented with using two time series data(gas furnace and chaotic time series).
In this paper, we propose the Optimal Polynomial Neural Networks(PNN) for nonlinear process. The PNN is based on Group Method of Data Handling(GMDH) method and its structure is similar to feedforward Neural Networks. But the structure of PNN is not fixed like in conventional Neural Networks and can be generated. The each node of PNN structure uses several types of high-order polynomial such as linear, quadratic and modified quadratic, and is connected as various kinds of multi-variable inputs. The conventional PNN depends on experience of a designer that select No. of input variable, input variable and polynomial type. Therefore it is very difficult a organizing of optimized network. The proposed algorithm identified and selected No. of input variable, input variable and polynomial type by using Genetic Algorithms(GAs). In the sequel the proposed model shows not only superior results to the existing models, but also pliability in organizing of optimal network. Medical Imaging System(MIS) data is simulated in order to confirm the efficiency and feasibility of the proposed approach in this paper.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.40
no.5
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pp.833-840
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2015
In this paper, we are interested in a generalization of zero-knowledge interactive protocols between prover and verifier, especially to show that the product of an encrypted polynomial and a random polynomial, but published by a secure commitment scheme was correctly computed by the prover. To this end, we provide a generalized protocol for proving that the resulting polynomial is correctly computed by an encrypted polynomial and another committed polynomial. Further we show that the protocol is also secure in the random oracle model. We expect that our generalized protocol can play a role of building blocks in implementing secure multi-party computation including private set operations.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.53
no.3
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pp.135-144
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2004
In this paper, we propose competitive fuzzy polynomial neurons-based advanced Self-Organizing Neural Networks(SONN) architecture for optimal model identification and discuss a comprehensive design methodology supporting its development. The proposed SONN dwells on the ideas of fuzzy rule-based computing and neural networks. And it consists of layers with activation nodes based on fuzzy inference rules and regression polynomial. Each activation node is presented as Fuzzy Polynomial Neuron(FPN) which includes either the simplified or regression polynomial fuzzy inference rules. As the form of the conclusion part of the rules, especially the regression polynomial uses several types of high-order polynomials such as linear, quadratic, and modified quadratic. As the premise part of the rules, both triangular and Gaussian-like membership (unction are studied and the number of the premise input variables used in the rules depends on that of the inputs of its node in each layer. We introduce two kinds of SONN architectures, that is, the basic and modified one with both the generic and the advanced type. Here the basic and modified architecture depend on the number of input variables and the order of polynomial in each layer. The number of the layers and the nodes in each layer of the SONN are not predetermined, unlike in the case of the popular multi-layer perceptron structure, but these are generated in a dynamic way. The superiority and effectiveness of the Proposed SONN architecture is demonstrated through two representative numerical examples.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.36
no.9
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pp.660-669
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1987
Routh approximation method is the most computationally attractive. But this method may cause time-response error because this method does not match the time-response directly. In this paper a new mixed method for obtaining stable reduced-order models for high-order continuous-time systems is proposed. It makes use of the advantages of the Routh approximation method and the Minimization of Integral Squared Error(MISE) criterion approach. In this mixed method the characteristic polynomial of the reduced-order model is first obtained from that of original system by using the Auxiliary Denominator Polynomial(ADP). The numerator polynomial is then determined so as to minimize the intergral squared-error of unit step responses. The advantages of the propsed method are that the reduced models are always stable if the original system are stable and the frequency domain and time domain characteristic of the original system will be preserved in the reduced models.
A plasma is a collection of charged particles and on average is electrically neutral. In fabricating integrated circuits, plasma etching is a key means to transfer a photoresist pattern into an underlayer material. To construct a predictive model of plasma-etching processes, a polynomial neural network (PNN) is applied. This process was characterized by a full factorial experiment, and two attributes modeled are its etch rate and DC bias. According to the number of input variables and type of polynomials to each node, the prediction performance of the PNN was optimized. The various performances of the PNN in diverse environments were compared to three types of statistical regression models and the adaptive network fuzzy inference system (ANFIS). As the demonstrated high-prediction ability in the simulation results shows, the PNN is efficient and much more accurate from the point of view of approximation and prediction abilities.
The electrodynamic loudspeakers should have a wide dynamic range to reproduce various sound levels. When the input signal is small, the radiated sound from the loudspeaker is not so much distorted. However, for large input signal with low frequency component the radiated sound is significantly distorted due to the nonlinearities of the loudspeaker. The suspension, damping, and magnetic flux of loudspeaker are the main sources of the nonlinearity. Such electromechanical parameters related to harmonic distortion have been represented by a polynomial model for diaphragm displacement, while each of the polynomial coefficient is evaluated by using the principle of harmonic balance experimentally. Based on the polynomial model, we designed a compensator for nonlinear harmonic distortion of direct radiator loudspeaker. Than observer is used to estimate the displacement of the loudspeaker diaphragm, which is rather difficult to measure directly in the conventional setting. The usefulness of the designed compensator is demonstrated by numerical simulations. Simulation results show about 30db decrease at the second and third higher harmonic distortions. We carry out an experiment on speaker to verify designed controller and nonlinear observer.
Kim, Cheol-Joong;Chwa, Dong-Kyoung;Oh, Seong-Keun;Hong, Suk-Kyo
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.9
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pp.1827-1833
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2009
This paper deals with the trajectory tracking control of wheeled mobile robots with input constraint. The proposed method converts the trajectory tracking problem to the system stability problem using the control inputs composed of feedforward and feedback terms, and then, by using Taylor series, nonlinear terms in origin system are transformed into polynomial equations. The composed system model can make it possible to obtain the control inputs using numerical tool named as SOSTOOL. From the simulation results, the mobile robot can track the reference trajectory well and can have faster convergence rate of the trajectory errors than the existing nonlinear control method. By using the proposed method, we can easily obtain the control input for nonlinear systems with input constraint.
Most control system design problems involve finding state feedback gain for good response by the pole or characteristic polynomial assignment. In this paper, the characteristic polynomial assignment using PID controller for discrete 2-dimensional system descrived by the Fornasini-Marchesini's 2nd model (F-MM II) is considered. This method it not only available to F-MM II but also to Rosser's model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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