ALGORITMO MODIFICADO DE TREINAMENTO DE REDES NEURAIS DE FUNÇÃO DE BASE RADIAL COM AVALIAÇÃO DIRETA DE MÉTRICAS DE DESEMPENHO DE MODELOS AUTO-ASSOCIATIVOS PARA VALIDAÇÃO DE LEITURA DE SENSORES
Title | ALGORITMO MODIFICADO DE TREINAMENTO DE REDES NEURAIS DE FUNÇÃO DE BASE RADIAL COM AVALIAÇÃO DIRETA DE MÉTRICAS DE DESEMPENHO DE MODELOS AUTO-ASSOCIATIVOS PARA VALIDAÇÃO DE LEITURA DE SENSORES |
Author | Marco Aurélio Duarte Alves |
Advisor | João Onofre Pereira Pinto |
Abstract |
Este trabalho apresenta o uso da rede neural artificial função de base radial para estimar as leituras de sensores, explorando a redundância analítica via auto associação. No entanto, a fim de garantir o bom desempenho da rede, o processo de treinamento e otimização foi modificado. No algoritmo de treinamento convencional, embora os critérios de parada, tal como soma dos erros quadráticos, sejam atingidos, uma ou mais métricas de desempenho individuais, incluindo: i) precisão; ii) robustez; iii) espalhamento e iv) filtragem da rede neural pode não serem satisfatórias. A modificação do algoritmo de treinamento se baseia em buscar garantir que uma ou mais métricas sejam atingidas. O trabalho descreve o algoritmo proposto incluindo toda a base matemática. Um conjunto de dados de uma bomba de injeção de água de uma unidade processamento de petróleo e gás é usado para treinar uma rede RBF usando o algoritmo convencional e o modificado para avaliar o desempenho de ambos. Além disso, o modelo AAKR é usado para o mesmo conjunto de dados. Por fim, um estudo comparativo dos modelos desenvolvidos é feito para cada uma das métricas de desempenho, bem como para a eficácia global, demonstrando a principal vantagem da abordagem proposta que consistem na obtenção de resultados de estimação equivalentes ou superiores ao AAKR com tempo de execução muito menor e a desvantagem de ter maior complexidade durante o treinamento do modelo.
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This work presents the use of radial basis function artificial neural network to estimate the sensors readings, exploring the analytical redundancy via auto association. However, in order to guarantee good performance of the network the training and optimization process was modified. In the conventional training algorithm, although the stop criteria, such as summed squared error, is reached, one or more of the individual performance metrics, including: i) accuracy; ii) robustness; iii) spillover and iv) filtering of the neural network may not be satisfactory. The modification of the training algorithm is based on seeking to ensure that one or more metrics are met. This work describes the proposed algorithm including all the mathematical foundation. A data set of a water injection pump for an oil and gas processing unit is used to train an RBF network using the conventional and the modified algorithm and the performance of both will be evaluated. Furthermore, AAKR model is used to the same dataset. Finally, a comparison study of the developed models will be done for each of the performance metrics, as well as for the overall effectiveness, demonstrating the main advantage of the proposed approach is to obtain estimation results equivalent or superior to the AAKR with shorter runtime and the disadvantage of having greater complexity during model training. | |
Description | Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, FAENG, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Campo Grande, 2019. |
URI | https://ppgee.ufms.br/dissertacoes-2019/algoritmo-modificado-de-treinamento-de-redes-neurais-de-funcao-de-base-radial-com-avaliacao-direta-de-metricas-de-desempenho-de-modelos-auto-associativos-para-validacao-de-leitura-de-sensores/ |
Date | 2019 |