This paper examines the potential of relevance vector machine (RVM) in prediction of pullout capacity of small ground anchors. RVM is based on a Bayesian formulation of a linear model with an appropriate prior that results in a sparse representation. The results are compared with a widely used artificial neural network (ANN) model. Overall, the RVM showed good performance and is proven to be better than ANN model. It also estimates the prediction variance. The plausibility of RVM technique is shown by its superior performance in forecasting pullout capacity of small ground anchors providing exogenous knowledge.
The degradation of wheel tread may result in serious hazards in the railway operation system. Therefore, timely wheel defect diagnosis of in-service trains to avoid tragic events is of particular importance. The focus of this study is to develop a novel wheel defect detection approach based on the relevance vector machine (RVM) which enables online detection of potentially defective wheels with trackside monitoring data acquired under different running-speed conditions. With the dynamic strain responses collected by a trackside monitoring system, the cumulative Fourier amplitudes (CFA) characterizing the effect of individual wheels are extracted to formulate multiple probabilistic regression models (MPRMs) in terms of multi-kernel RVM, which accommodate both variables of vibration frequency and running speed. Compared with the general single-kernel RVM-based model, the proposed multi-kernel MPRM approach bears better local and global representation ability and generalization performance, which are prerequisite for reliable wheel defect detection by means of data acquired under different running-speed conditions. After formulating the MPRMs, we adopt a Bayesian null hypothesis indicator for wheel defect identification and quantification, and the proposed method is demonstrated by utilizing real-world monitoring data acquired by an FBG-based trackside monitoring system deployed on a high-speed trial railway. The results testify the validity of the proposed method for wheel defect detection under different running-speed conditions.
Prasanna, P.K.;Ramachandra Murthy, A.;Srinivasu, K.
Structural Engineering and Mechanics
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v.68
no.6
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pp.691-700
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2018
Ground granulated blast furnace slag (GGBS) is a by product obtained from iron and steel industries, useful in the design and development of high quality cement paste/mortar and concrete. This paper investigates the applicability of relevance vector machine (RVM) based regression model to predict the compressive strength of various GGBS based concrete mixes. Compressive strength data for various GGBS based concrete mixes has been obtained by considering the effect of water binder ratio and steel fibres. RVM is a machine learning technique which employs Bayesian inference to obtain parsimonious solutions for regression and classification. The RVM is an extension of support vector machine which couples probabilistic classification and regression. RVM is established based on a Bayesian formulation of a linear model with an appropriate prior that results in a sparse representation. Compressive strength model has been developed by using MATLAB software for training and prediction. About 70% of the data has been used for development of RVM model and 30% of the data is used for validation. The predicted compressive strength for GGBS based concrete mixes is found to be in very good agreement with those of the corresponding experimental observations.
This paper proposes a dynamic short-term load forecasting method that utilizes a new sequential learning algorithm based on Relevance Vector Machine (RVM). The method performs general optimization of weights and hyperparameters using the current relevance vectors and newly arriving data. By doing so, the proposed algorithm is trained with the most recent data. Consequently, it extends the RVM algorithm to real-time and nonstationary learning processes. The results of application of the proposed algorithm to prediction of electrical loads indicate that its accuracy is comparable to that of existing nonparametric learning algorithms. Further, the proposed model reduces computational complexity.
Geomechanics parameters are critical to numerical simulation, stability analysis, design and construction of geotechnical engineering. Due to the limitations of laboratory and in situ experiments, back analysis is widely used in geomechancis and geotechnical engineering. In this study, a hybrid back analysis method, that coupling numerical simulation, response surface (RS) and relevance vector machine (RVM), was proposed and applied to identify geomechanics parameters from hydraulic fracturing. RVM was adapted to approximate complex functional relationships between geomechanics parameters and borehole pressure through coupling with response surface method and numerical method. Artificial bee colony (ABC) algorithm was used to search the geomechanics parameters as optimal method in back analysis. The proposed method was verified by a numerical example. Based on the geomechanics parameters identified by hybrid back analysis, the computed borehole pressure agreed closely with the monitored borehole pressure. It showed that RVM presented well the relationship between geomechanics parameters and borehole pressure, and the proposed method can characterized the geomechanics parameters reasonably. Further, the parameters of hybrid back analysis were analyzed and discussed. It showed that the hybrid back analysis is feasible, effective, robust and has a good global searching performance. The proposed method provides a significant way to identify geomechanics parameters from hydraulic fracturing.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.16
no.3
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pp.157-162
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2016
In this paper, a yield prediction model based on relevance vector machine (RVM) and a granular computing model (quotient space theory) is presented. With a granular computing model, massive and complex meteorological data can be analyzed at different layers of different grain sizes, and new meteorological feature data sets can be formed in this way. In order to forecast the crop yield, a grey model is introduced to label the training sample data sets, which also can be used for computing the tendency yield. An RVM algorithm is introduced as the classification model for meteorological data mining. Experiments on data sets from the real world using this model show an advantage in terms of yield prediction compared with other models.
Ramachandra Murthy, A.;Vishnuvardhan, S.;Saravanan, M.;Gandhic, P.
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.1
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pp.31-41
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2019
Structural integrity assessment of piping components is of paramount important for remaining life prediction, residual strength evaluation and for in-service inspection planning. For accurate prediction of these, a reliable fracture parameter is essential. One of the fracture parameters is stress intensity factor (SIF), which is generally preferred for high strength materials, can be evaluated by using linear elastic fracture mechanics principles. To employ available analytical and numerical procedures for fracture analysis of piping components, it takes considerable amount of time and effort. In view of this, an alternative approach to analytical and finite element analysis, a model based on relevance vector machine (RVM) is developed to predict SIF of part through crack of a piping component under fatigue loading. RVM is based on probabilistic approach and regression and it is established based on Bayesian formulation of a linear model with an appropriate prior that results in a sparse representation. Model for SIF prediction is developed by using MATLAB software wherein 70% of the data has been used for the development of RVM model and rest of the data is used for validation. The predicted SIF is found to be in good agreement with the corresponding analytical solution, and can be used for damage tolerant analysis of structural components.
Fault detection and isolation are related to system monitoring, identifying when a fault has occurred, and determining the type of fault and its location. Fault detection is utilized to determine whether a problem has occurred within a certain channel or area of operation. Fault detection and diagnosis have become increasingly important for many technical processes in the development of safe and efficient advanced systems for supervision. This paper presents an integrated technique for fault diagnosis and classification for open- and short-circuit faults in three-phase inverter circuits. Discrete wavelet transform and principal component analysis are utilized to detect the discontinuity in currents caused by a fault. The features of fault diagnosis are then extracted. A fault dictionary is used to acquire details about transistor faults and the corresponding fault identification. Fault classification is performed with a fuzzy logic system and relevance vector machine (RVM). The proposed model is incorporated with a set of optimization techniques, namely, evolutionary particle swarm optimization (EPSO) and cuckoo search optimization (CSO), to improve fault detection. The combination of optimization techniques with classification techniques is analyzed. Experimental results confirm that the combination of CSO with RVM yields better results than the combinations of CSO with fuzzy logic system, EPSO with RVM, and EPSO with fuzzy logic system.
Liang Dong ;Zeyu Chen;Runan Hua;Siyuan Hu ;Chuanhan Fan ;xingxin Xiao
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.3
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pp.827-838
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2023
Centrifugal pump is a key part of nuclear power plant systems, and its health status is critical to the safety and reliability of nuclear power plants. Therefore, fault diagnosis is required for centrifugal pump. Traditional fault diagnosis methods have difficulty extracting fault features from nonlinear and non-stationary signals, resulting in low diagnostic accuracy. In this paper, a new fault diagnosis method is proposed based on the improved particle swarm optimization (IPSO) algorithm-based variational modal decomposition (VMD) and relevance vector machine (RVM). Firstly, a simulation test bench for rotor faults is built, in which vibration displacement signals of the rotor are also collected by eddy current sensors. Then, the improved particle swarm algorithm is used to optimize the VMD to achieve adaptive decomposition of vibration displacement signals. Meanwhile, a screening criterion based on the minimum Kullback-Leibler (K-L) divergence value is established to extract the primary intrinsic modal function (IMF) component. Eventually, the factors are obtained from the primary IMF component to form a fault feature vector, and fault patterns are recognized using the RVM model. The results show that the extraction of the fault information and fault diagnosis classification have been improved, and the average accuracy could reach 97.87%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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