49 research outputs found

    A hybrid approach of anfis—artificial bee colony algorithm for intelligent modeling and optimization of plasma arc cutting on monel™ 400 alloy

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    This paper focusses on a hybrid approach based on genetic algorithm (GA) and an adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) for modeling the correlation between plasma arc cutting (PAC) parameters and the response characteristics of machined Monel 400 alloy sheets. PAC experiments are performed based on box-behnken design methodology by considering cutting speed, gas pressure, arc current, and stand-off distance as input parameters, and surface roughness (Ra), kerf width (kw), and micro hardness (mh) as response characteristics. GA is efficaciously utilized as the training algorithm to optimize the ANFIS parameters. The training, testing errors, and statistical validation parameter results indicated that the ANFIS learned by GA outperforms in the forecasting of PAC responses compared with the results of multiple linear regression models. Besides that, to obtain the optimal combination PAC parameters, multi-response optimization was performed using a trained ANFIS network coupled with an artificial bee colony algorithm (ABC). The superlative responses, such as Ra of 1.5387 µm, kw of 1.2034 mm, and mh of 176.08, are used to forecast the optimum cutting conditions, such as a cutting speed of 2330.39 mm/min, gas pressure of 3.84 bar, arc current of 45 A, and stand-off distance of 2.01 mm, respectively. Furthermore, the ABC predicted results are validated by conducting confirmatory experiments, and it was found that the error between the predicted and the actual results are lower than 6.38%, indicating the adoptability of the proposed ABC in optimizing real-world complex machining processes

    Soft Computing Techniques for Stock Market Prediction: A Literature Survey

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    Stock market trading is an unending investment exercise globally. It has potentials to generate high returns on investors’ investment. However, it is characterized by high risk of investment hence, having knowledge and ability to predict stock price or market movement is invaluable to investors in the stock market. Over the years, several soft computing techniques have been used to analyze various stock markets to retrieve knowledge to guide investors on when to buy or sell. This paper surveys over 100 published articles that focus on the application of soft computing techniques to forecast stock markets. The aim of this paper is to present a coherent of information on various soft computing techniques employed for stock market prediction. This research work will enable researchers in this field to know the current trend as well as help to inform their future research efforts. From the surveyed articles, it is evident that researchers have firmly focused on the development of hybrid prediction models and substantial work has also been done on the use of social media data for stock market prediction. It is also revealing that most studies have focused on the prediction of stock prices in emerging market

    An Optimization of Several Distance Function on Fuzzy Subtractive Clustering

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    Fuzzy Subtractive Clustering (FSC) is a technique of fuzzy clustering where the cluster to be formed is unknown. The distance function in the FSC method has an important role in determining the number of points that have the most neighbors. Therefore, this study uses several distance functions. The results obtained indicate that the DBI results indicate that the Euclidean distance has a good cluster evaluation result in the number of clusters 4. Meanwhile, for the PC value the combination of the Minkowski Chebysev distance produces a good PC value in the number of clusters 2

    Soft Computing Techniques for Stock Market Prediction: A Literature Survey

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    Stock market trading is an unending investment exercise globally. It has potentials to generate high returns on investors’ investment. However, it is characterized by high risk of investment hence, having knowledge and ability to predict stock price or market movement is invaluable to investors in the stock market. Over the years, several soft computing techniques have been used to analyze various stock markets to retrieve knowledge to guide investors on when to buy or sell. This paper surveys over 100 published articles that focus on the application of soft computing techniques to forecast stock markets. The aim of this paper is to present a coherent of information on various soft computing techniques employed for stock market prediction. This research work will enable researchers in this field to know the current trend as well as help to inform their future research efforts. From the surveyed articles, it is evident that researchers have firmly focused on the development of hybrid prediction models and substantial work has also been done on the use of social media data for stock market prediction. It is also revealing that most studies have focused on the prediction of stock prices in emerging market

    Flood Forecasting Using Machine Learning Methods

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    This book is a printed edition of the Special Issue Flood Forecasting Using Machine Learning Methods that was published in Wate

    Assessment of climate change and development of data based prediction models of sediment yields in Upper Indus Basin

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    Hohe Raten von Sedimentflüssen und ihre Schätzungen in Flusseinzugsgebieten erfordern die Auswahl effizienter Quantifizierungsansätze mit einem besseren Verständnis der dominierten Faktoren, die den Erosionsprozess auf zeitlicher und räumlicher Ebene steuern. Die vorherige Bewertung von Einflussfaktoren wie Abflussvariation, Klima, Landschaft und Fließprozess ist hilfreich, um den geeigneten Modellierungsansatz zur Quantifizierung der Sedimenterträge zu entwickeln. Einer der schwächsten Aspekte bei der Quantifizierung der Sedimentfracht ist die Verwendung traditioneller Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Bodensatzlöschung (SRC), bei denen die hydrometeorologischen Schwankungen, Abflusserzeugungsprozesse wie Schneedecke, Schneeschmelzen, Eisschmelzen usw. nicht berücksichtigt werden können. In vielen Fällen führt die empirische Q-SSC Beziehung daher zu ungenauen Prognosen. Heute können datenbasierte Modelle mit künstlicher Intelligenz die Sedimentfracht präziser abschätzen. Die datenbasierten Modelle lernen aus den eingespeisten Datensätzen, indem sie bei komplexen Phänomenen wie dem Sedimenttransport die geeignete funktionale Beziehung zwischen dem Output und seinen Input-Variablen herstellen. In diesem Zusammenhang wurden die datenbasierten Modellierungsalgorithmen in der vorliegenden Forschungsarbeit am Lehrstuhl für Wasser- und Flussgebietsmanagement des Karlsruher Instituts für Technologie in Karlsruhe entwickelt, die zur Vorhersage von Sedimenten in oberen unteren Einzugsgebieten des oberen Indusbeckens von Pakistan (UIB) verwendet wurden. Die dieser Arbeit zugrunde liegende Methodik gliedert sich in vier Bearbeitungsschritte: (1) Vergleichende Bewertung der räumlichen Variabilität und der Trends von Abflüssen und Sedimentfrachten unter dem Einfluss des Klimawandels im oberen Indus-Becken (2) Anwendung von Soft-Computing-Modellen mit Eingabevektoren der schneedeckten Fläche zusätzlich zu hydro-klimatischen Daten zur Vorhersage der Sedimentfracht (3) Vorhersage der Sedimentfracht unter Verwendung der NDVI-Datensätze (Hydroclimate and Normalized Difference Vegetation Index) mit Soft-Computing-Modellen (4) Klimasignalisierung bei suspendierten Sedimentausträge aus Gletscher und Schnee dominierten Teileinzugsgebeiten im oberen Indus-Becken (UIB). Diese im UIB durchgeführte Analyse hat es ermöglicht, die dominiertenden Parameter wie Schneedecke und hydrologischen Prozesses besser zu und in eine verbesserte Prognose der Sedimentfrachten einfließen zu lassen. Die Analyse der Bewertung des Klimawandels von Flüssen und Sedimenten in schnee- und gletscherdominierten UIB von 13 Messstationen zeigt, dass sich die jährlichen Flüsse und suspendierten Sedimente am Hauptindus in Besham Qila stromaufwärts des Tarbela-Reservoirs im ausgeglichenen Zustand befinden. Jedoch, die jährlichen Konzentrationen suspendierter Sedimente (SSC) wurden signifikant gesenkt und lagen zwischen 18,56% und 28,20% pro Jahrzehnt in Gilgit an der Alam Bridge (von Schnee und Gletschern dominiertes Becken), Indus in Kachura und Brandu in Daggar (von weniger Niederschlag dominiertes Becken). Während der Sommerperiode war der SSC signifikant reduziert und lag zwischen 18,63% und 27,79% pro Jahrzehnt, zusammen mit den Flüssen in den Regionen Hindukush und West-Karakorum aufgrund von Anomalien des Klimawandels und im unteren Unterbecken mit Regen aufgrund der Niederschlagsreduzierung. Die SSC während der Wintersaison waren jedoch aufgrund der signifikanten Erwärmung der durchschnittlichen Lufttemperatur signifikant erhöht und lagen zwischen 20,08% und 40,72% pro Jahrzehnt. Die datenbasierte Modellierung im schnee und gletscherdominierten Gilgit Teilbecken unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks (ANN), eines adaptiven Neuro-Fuzzy-Logik-Inferenzsystems mit Gitterpartition (ANFIS-GP) und eines adaptiven Neuro-Fuzzy-Logik-Inferenzsystems mit subtraktivem Clustering (ANFIS) -SC), ein adaptives Neuro-Fuzzy-Logik- Inferenzsystem mit Fuzzy-C-Mittel-Clustering, multiplen adaptiven Regressionssplines (MARS) und Sedimentbewertungskurven (SRC) durchgeführt. Die Ergebnisse von Algorithmen für maschinelles Lernen zeigen, dass die Eingabekombination aus täglichen Abflüssen (Qt), Schneedeckenfläche (SCAt), Temperatur (Tt-1) und Evapotranspiration (Evapt-1) die Leistung der Sedimentvorhersagemodelle verbesserne. Nach dem Vergleich der Gesamtleistung der Modelle schnitt das ANN-Modell besser ab als die übrigen Modelle. Bei der Vorhersage der Sedimentfrachten in Spitzenzeiten lag die Vorhersage der ANN-, ANIS-FCM- und MARS-Modelle näher an den gemessenen Sedimentbelastungen. Das ANIS-FCM-Modell mit einem absoluten Gesamtfehler von 81,31% schnitt bei der Vorhersage der Spitzensedimente besser ab als ANN und MARS mit einem absoluten Gesamtfehler von 80,17% bzw. 80,16%. Die datenbasierte Modellierung der Sedimentfrachten im von Regen dominierten Brandu-Teilbecken wurde unter Verwendung von Datensätzen für Hydroklima und biophysikalische Eingaben durchgeführt, die aus Strömungen, Niederschlag, mittlerer Lufttemperatur und normalisiertem Differenzvegetationsindex (NDVI) bestehen. Die Ergebnisse von vier ANNs (Artificial Neural Networks) und drei ANFIS-Algorithmen (Adaptive Neuro-Fuzzy Logic Inference System) für das Brandu Teilnbecken haben gezeigt, dass der mittels Fernerkundung bestimmte NDVI als biophysikalische Parameter zusätzlich zu den Hydroklima-Parametern die Leistung das Modell nicht verbessert. Der ANFIS-GP schnitt in der Testphase besser ab als andere Modelle mit einer Eingangskombination aus Durchfluss und Niederschlag. ANN, eingebettet in Levenberg-Marquardt (ANN-LM) für den Zeitraum 1981-2010, schnitt jedoch am besten mit Eingabekombinationen aus Strömungen, Niederschlag und mittleren Lufttemperaturen ab. Die Ergebnisgenauigkeit R2 unter Verwendung des ANN-LM-Algorithmus verbesserte sich im Vergleich zur Sedimentbewertungskurve (SRC) um bis zu 28%. Es wurde gezeigt, dass für den unteren Teil der UIB-Flüsse Niederschlag und mittlere Lufttemperatur dominierende Faktoren für die Vorhersage von Sedimenterträgen sind und biophysikalische Parameter (NDVI) eine untergeordnete Rolle spielen. Die Modellierung zur Bewertung der Änderungen des SSC in schnee- und gletschergespeiste Gilgit- und Astore-Teilbecken wurde unter Verwendung des Temp-Index degree day modell durchgeführt. Die Ergebnisse des Mann-Kendall-Trendtests in den Flüssen Gilgit und Astore zeigten, dass der Anstieg des SSC während der Wintersaison auf die Erwärmung der mittleren Lufttemperatur, die Zunahme der Winterniederschläge und die Zunahme der Schneeschmelzen im Winter zurückzuführen ist. Während der Frühjahrssaison haben die Niederschlags- und Schneedeckenanteile im Gilgit-Unterbecken zugenommen, im Gegensatz zu seiner Verringerung im Astore-Unterbecken. Im Gilgit-Unterbecken war der SSC im Sommer aufgrund des kombinierten Effekts der Karakorum-Klimaanomalie und der vergrößerten Schneedecke signifikant reduziert. Die Reduzierung des Sommer-SSC im Gilgit Fluss ist auf die Abkühlung der Sommertemperatur und die Bedeckung der exponierten proglazialen Landschaft zurückzuführen, die auf erhöhten Schnee, verringerte Trümmerflüsse Trümmerflüsse und verringerte Schneeschmelzen von Trümmergletschern zurückzuführen sind. Im Gegensatz zum Gilgit River sind die SSC im Astore River im Sommer erhöht. Der Anstieg des SSC im Astore-Unterbecken ist auf die Verringerung des Frühlingsniederschlags und der Schneedecke, die Erwärmung der mittleren Sommerlufttemperatur und den Anstieg des effektiven Niederschlags zurückzuführen. Die Ergebnisse zeigen ferner eine Verschiebung der Dominanz von Gletscherschmelzen zu Schneeschmelzen im Gilgit-Unterbecken und von Schnee zu Niederschlägen im Astore-Unterbecken bei Sedimenteden Sedimentfrachten in UIB. Die vorliegende Forschungsarbeit zur Bewertung der klimabedingten Veränderungen des SSC und seiner Vorhersage sowohl in den oberen als auch in den unteren Teilbecken des UIB wird nützlich sein, um den Sedimenttransportprozess besser zu verstehen und aufbauen auf dem verbessertenProzessverständnis ein angepasstes Sedimentmanagement und angepasste Planungen der zukünftigen Wasserinfrastrukturen im UIB ableiten zu können

    Artificial cognitive architecture with self-learning and self-optimization capabilities. Case studies in micromachining processes

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    Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Escuela Politécnica Superior, Departamento de Ingeniería Informática. Fecha de lectura : 22-09-201

    Machine learning assisted optimization with applications to diesel engine optimization with the particle swarm optimization algorithm

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    A novel approach to incorporating Machine Learning into optimization routines is presented. An approach which combines the benefits of ML, optimization, and meta-model searching is developed and tested on a multi-modal test problem; a modified Rastragin\u27s function. An enhanced Particle Swarm Optimization method was derived from the initial testing. Optimization of a diesel engine was carried out using the modified algorithm demonstrating an improvement of 83% compared with the unmodified PSO algorithm. Additionally, an approach to enhancing the training of ML models by leveraging Virtual Sensing as an alternative to standard multi-layer neural networks is presented. Substantial gains were made in the prediction of Particulate matter, reducing the MMSE by 50% and improving the correlation R^2 from 0.84 to 0.98. Improvements were made in models of PM, NOx, HC, CO, and Fuel Consumption using the method, while training times and convergence reliability were simultaneously improved over the traditional approach

    K-Means and Alternative Clustering Methods in Modern Power Systems

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    As power systems evolve by integrating renewable energy sources, distributed generation, and electric vehicles, the complexity of managing these systems increases. With the increase in data accessibility and advancements in computational capabilities, clustering algorithms, including K-means, are becoming essential tools for researchers in analyzing, optimizing, and modernizing power systems. This paper presents a comprehensive review of over 440 articles published through 2022, emphasizing the application of K-means clustering, a widely recognized and frequently used algorithm, along with its alternative clustering methods within modern power systems. The main contributions of this study include a bibliometric analysis to understand the historical development and wide-ranging applications of K-means clustering in power systems. This research also thoroughly examines K-means, its various variants, potential limitations, and advantages. Furthermore, the study explores alternative clustering algorithms that can complete or substitute K-means. Some prominent examples include K-medoids, Time-series K-means, BIRCH, Bayesian clustering, HDBSCAN, CLIQUE, SPECTRAL, SOMs, TICC, and swarm-based methods, broadening the understanding and applications of clustering methodologies in modern power systems. The paper highlights the wide-ranging applications of these techniques, from load forecasting and fault detection to power quality analysis and system security assessment. Throughout the examination, it has been observed that the number of publications employing clustering algorithms within modern power systems is following an exponential upward trend. This emphasizes the necessity for professionals to understand various clustering methods, including their benefits and potential challenges, to incorporate the most suitable ones into their studies
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