Skip to main content
SUPERVISOR
Maryam Zekri,Javad Askari,Farid Sheikholeslam
مریم ذکری (استاد راهنما) جواد عسگری مارنانی (استاد مشاور) فرید شیخ الاسلام (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehrnoush Davanipour
مهرنوش دوانی پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Design of MIMO fuzzy wavelet neural networks and propose of improved hybrid learning algorithm in nonlinear system identification
In recent years, combination of soft computing with wavelet theory has eventuated new guidelines. Fuzzy wavelet neural networks which are a combination of fuzzy logic, neural network and wavelet theory, have been used in many researches. The ability of fuzzy wavelet network and extended usage of multi variable systems, have made the motivation of designing multi input multi output fuzzy wavelet network in this research. Also, a new algorithm which is called improved hybrid learning algorithm has been proposed in order to increase training speed of fuzzy wavelet neural network. The fuzzy wavelet neural network is constructed on the basis of fuzzy rules that incorporate wavelet functions in their consequent parts. The ability of fuzzy wavelet neural network in function approximation and system identification has been the subject of many researches. In addition to the inherent ability and property of fuzzy wavelet network, that’s learning process is one of the most important effective items. Many different learning algorithms have been proposed for fuzzy wavelet neural network, but the back propagation method is probably the most frequently used technique in order to train a fuzzy wavelet neural network. Although this algorithm has high ability in finding optimum points, it has some shortcomings. One of the most important of them is its slow convergence to a minimum that is the main topic focused in this study. In this research, an improved hybrid learning algorithm which is a combination of clustering method, recursive least square and accelerated back propagation algorithm is applied in order to train a fuzzy wavelet neural network. In this method, fuzzy wavelet neural network has been learned in three steps. These steps include initialization, optimization of linear parameters and optimization of nonlinear parameters. This proposed method gives the initial parameters by clustering algorithm then updates them with a combination of back propagation and recursive least square methods. The parameters are updated in the direction of steepest descent, but with a local adaptive learning rate which is different for each epoch and only depends on the sign of gradient error function. In order to accelerate the convergence speed, a new idea is applied to determine the learning rate without trial and error. That is iired from the halving method for finding function roots. The convergence condition of the algorithm has been obtained by expressing a theory. Even though the results are much satisfactory, the algorithm is much simpler than other reported. Also it does not include any excessive term in adapting formulation unlike most of researches in this area. Simulation results indicate a superior convergence speed in comparison to other researches Key Words Fuzzy wavelet neural network, Improved hybrid learning algorithm, Multi variable fuzzy wavelet neural network, System identification
در سال های اخیر ادغام محاسبات هوشمند و تئوری موجک، منجر به ارائه راهبردهای جدید و مؤثری گردیده است. شبکه های موجک فازی که از ترکیب مدل فازی، شبکه های عصبی و تئوری موجک حاصل می شوند، به عنوان یکی از نیرومندترین ابزارها در بسیاری از زمینه های پژوهشی به کار گرفته شده اند. توانایی شبکه موجک فازی و کاربرد وسیع سیستم های چندمتغیره در صنایع مختلف، انگیزه ارائه شبکه موجک فازی چندمتغیره در این تحقیق شد. در این راستا، الگوریتم جدیدی تحت عنوان الگوریتم آموزشی ترکیبی بهبود یافته جهت اعمال به شبکه موجک فازی چندمتغیره طراحی شده، پیشنهاد شده است. شبکه های موجک فازی، یک ساختار رگرسیون غیرخطی می باشند که نگاشت های ورودی خروجی را به وسیله نسخه های بسط و شیفت داده شده از یک موجک مادر ارائه می دهند. همچنین خاصیت مکان یابی زمان- فرکانس تجزیه موجک در خواص مهم شبکه های موجک فازی منعکس می گردد. توانایی این شبکه ها در تقریب تابع و شناسایی سیستم، در بسیاری از تحقیقات نشان داده شده است. علاوه بر ویژگی های ذاتی شبکه موجک فازی، یکی از مهمترین پارامترهای تأثیرگذار در توانایی این شبکه، آموزش و یادگیری آن می باشد. در میان روش های یادگیری مختلفی که برای آموزش شبکه موجک فازی ارائه شده، الگوریتم پس- انتشار خطا بیشترین کاربرد را داشته است. گرچه این الگوریتم دارای توانایی بسیار خوبی در یافتن نقاط بهینه می باشد ، کاستی هایی نیز دارد. یکی از مهمترین کاستی های آن، پایین بودن سرعت همگرایی این الگوریتم می باشد. در صورتی که بتوان این عیب را رفع کرد یا بهبود بخشید، قدرت الگوریتم دوچندان می شود. در این تحقیق، روشی تحت عنوان الگوریتم ترکیبی بهبود یافته جهت آموزش شبکه موجک فازی پیشنهاد شده است. ابتدا این الگوریتم جهت آموزش شبکه موجک فازی تک متغیره استفاده شده است. سپس الگوریتم مذکور جهت یادگیری شبکه موجک فازی چندمتغیره طراحی شده، به حالت چندمتغیره تعمیم یافته و در شناسایی سیستم های چند ورودی چندخروجی غیرخطی به کار گرفته شده است. الگوریتم ارائه شده، ترکیبی از روش های خوشه بندی، حداقل مربعات و پس انتشار خطای تسریع یافته می باشد. در این روش، شبکه موجک فازی طی سه مرحله مقداردهی اولیه، بهینه سازی پارامترهای خطی و بهینه سازی پارامترهای غیرخطی به طور مجزا آموزش می بیند. جهت افزایش سرعت همگرایی، الگوریتم پس انتشارخطای تسریع یافته مبتنی بر بهنگام سازی پارامتر نرخ یادگیری، با روش جدیدی الهام گرفته از روش نصف کردن بازه hyhyhyhyhyhyhyhyhyhyhy;ها، پیشنهاد شده است. شرط کافی همگرایی الگوریتم مذکور با بیان قضیه ای به دست آمده است. علاوه بر نتایج رضایتبخش تر روش ارائه شده در مقایسه با سایر روش های استفاده شده، این روش بسیار ساده می باشد. ارزیابی الگوریتم پیشنهادی در شناسایی سیستم های غیرخطی ، سرعت همگرایی بسیار بالای آن را در مقایسه با سایر روش های اعمال شده در آموزش شبکه موجک فازی نشان می دهد. واژگان کلیدی : شبکه موجک فازی، الگوریتم ترکیبی بهبود یافته، شبکه موجک فازی چندمتغیره، شناسایی سیستم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی