Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2007
Autor(a) principal: Ademir Nied
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CVEYD
Resumo: This work presents new algorithms for training multilayer perceptron artificial neural networks based on stability properties of sliding mode variable structure systems. The main feature of the proposed algorithms is the adaptability of the gain (learning rate), which is obtained from each update step of the network weights, without the use of heuristics methods to obtain this gain. Two algorithms for continuous time learning multilayer perceptron artificial neural networks with two layer and with linear output layer are developed, allowing the neural network continuously to adapt the network parameters following the input signal variation. The proposed algorithms pursue the same methodology to obtain the adaptive gain. The difierences between them are related with the sliding mode definition and the network weight update rule. In such a manner, the first algorithm is associated with multiple output networks, and the second is used only with the single output networks. In its turn, the second algorithm update the network weights using one expression that guarantee the asymptotical stability around the global minimum weight according to the Lyapunov stability theory. In order to verify the performance of the proposed algorithms, both algorithms were applied to periodic function approximation and induction motor drive. In this last application, the neural network was used as neurocontroller and as induction motor stator flux neural observer. These applications need that neural training has to be made in continuous time, imposing a continuous network weight update according to the overall system requirements. Therefore, the algorithms present two interesting features: easy to use, without the necessity to choose the learning rate parameter by designer; and, adaptive behaviour, without requiring any information about mathematical model of the overall system.
id UFMG_6c6720b348a1872c8971e34f53821b52
oai_identifier_str oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-8CVEYD
network_acronym_str UFMG
network_name_str Repositório Institucional da UFMG
repository_id_str
spelling 2019-08-10T18:52:46Z2025-09-09T01:08:07Z2019-08-10T18:52:46Z2007-03-09https://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CVEYDThis work presents new algorithms for training multilayer perceptron artificial neural networks based on stability properties of sliding mode variable structure systems. The main feature of the proposed algorithms is the adaptability of the gain (learning rate), which is obtained from each update step of the network weights, without the use of heuristics methods to obtain this gain. Two algorithms for continuous time learning multilayer perceptron artificial neural networks with two layer and with linear output layer are developed, allowing the neural network continuously to adapt the network parameters following the input signal variation. The proposed algorithms pursue the same methodology to obtain the adaptive gain. The difierences between them are related with the sliding mode definition and the network weight update rule. In such a manner, the first algorithm is associated with multiple output networks, and the second is used only with the single output networks. In its turn, the second algorithm update the network weights using one expression that guarantee the asymptotical stability around the global minimum weight according to the Lyapunov stability theory. In order to verify the performance of the proposed algorithms, both algorithms were applied to periodic function approximation and induction motor drive. In this last application, the neural network was used as neurocontroller and as induction motor stator flux neural observer. These applications need that neural training has to be made in continuous time, imposing a continuous network weight update according to the overall system requirements. Therefore, the algorithms present two interesting features: easy to use, without the necessity to choose the learning rate parameter by designer; and, adaptive behaviour, without requiring any information about mathematical model of the overall system.Universidade Federal de Minas GeraisEngenharia ElétricaEngenharia elétricaTreinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisAdemir Niedinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGBenjamim Rodrigues MenezesGustavo Guimaraes ParmaNeste trabalho são propostos novos algoritmos de treinamento de redes neurais artificiais para a topologia de redes de múltiplas camadas (MLP - multilayer perceptron), baseados na teoria de controle de sistemas de estrutura variável, mais especificamente, controle por modos deslizantes. A característica fundamental dos algoritmos propostos á a obtenção de um ganho (taxa de aprendizado) adaptativo, determinado iterativamente, a cada passo de atualização dos pesos, dispensando a necessidade do uso de métodos heurísticos na determinacão do ganho da rede. Foram desenvolvidos dois algoritmos para treinamento em tempo real de redes MLP de duas camadas com a camada de saída linear, permitindo que a rede neural adapte continuamente seus parâmetros livres as variações do sinal de entrada. Os algoritmos propostos seguem a mesma metodologia para a obtenção do ganho adaptativo diferindo, principalmente, na definição da superfície de deslizamento e na expressão usada para atualização dos pesos da rede. Assim, a primeira proposta é mais generalista, possibilitando o uso de redes com múltiplas saídas, enquanto a segunda é limitada a apenas uma saída escalar. Por seu vez, a segunda proposta atualiza os pesos da rede usando uma lei que permite a estabilidade assintótica de acordo com a teoria de estabilidade de Lyapunov, para um conjunto de pesos que corresponde ao mínimo global. Os algoritmos propostos foram validados na aproximação de uma função periódica e no acionamento elétrico de um motor de indução (MI). Nesta última aplicação, a rede foi usada como neurocontrolador e como observador neural do fluxo de estator do MI. Estas aplicações necessitam que o treinamento da rede seja feito em tempo real, impondo um contínuo ajuste dos pesos da rede as exigências do sistema no qual a rede neural está inserida. Pode-se, portanto, distinguir duas características interessantes nos algoritmos propostos: facilidade de uso, sem a necessidade da escolha, pelo projetista, de um ganho para o treinamento da RNA e, um comportamento adaptativo, sem a necessidade de qualquer informação do modelo matemático no qual o rede neural está inserida.UFMGORIGINALademir_nied.pdfapplication/pdf1763501https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/f3cf71d3-52d2-4be4-8478-15c1da3744e8/download2e085b6dcc6fd7f04d01662c9ef6a987MD51trueAnonymousREADTEXTademir_nied.pdf.txttext/plain234520https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/12eac70a-3f84-420e-8d0b-8d63e9e8bdef/download2abe58b2b178366ccc0e6d9c3719be6fMD52falseAnonymousREAD1843/BUOS-8CVEYD2025-09-08 22:08:07.945open.accessoai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-8CVEYDhttps://repositorio.ufmg.br/Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2025-09-09T01:08:07Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
dc.title.none.fl_str_mv Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
title Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
spellingShingle Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
Ademir Nied
Engenharia elétrica
Engenharia Elétrica
title_short Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
title_full Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
title_fullStr Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
title_full_unstemmed Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
title_sort Treinamento de redes neurais artificiais baseado em sistemas de estrutura variável com taxa de aprendizado adaptativa
author Ademir Nied
author_facet Ademir Nied
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Ademir Nied
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia elétrica
topic Engenharia elétrica
Engenharia Elétrica
dc.subject.other.none.fl_str_mv Engenharia Elétrica
description This work presents new algorithms for training multilayer perceptron artificial neural networks based on stability properties of sliding mode variable structure systems. The main feature of the proposed algorithms is the adaptability of the gain (learning rate), which is obtained from each update step of the network weights, without the use of heuristics methods to obtain this gain. Two algorithms for continuous time learning multilayer perceptron artificial neural networks with two layer and with linear output layer are developed, allowing the neural network continuously to adapt the network parameters following the input signal variation. The proposed algorithms pursue the same methodology to obtain the adaptive gain. The difierences between them are related with the sliding mode definition and the network weight update rule. In such a manner, the first algorithm is associated with multiple output networks, and the second is used only with the single output networks. In its turn, the second algorithm update the network weights using one expression that guarantee the asymptotical stability around the global minimum weight according to the Lyapunov stability theory. In order to verify the performance of the proposed algorithms, both algorithms were applied to periodic function approximation and induction motor drive. In this last application, the neural network was used as neurocontroller and as induction motor stator flux neural observer. These applications need that neural training has to be made in continuous time, imposing a continuous network weight update according to the overall system requirements. Therefore, the algorithms present two interesting features: easy to use, without the necessity to choose the learning rate parameter by designer; and, adaptive behaviour, without requiring any information about mathematical model of the overall system.
publishDate 2007
dc.date.issued.fl_str_mv 2007-03-09
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-08-10T18:52:46Z
2025-09-09T01:08:07Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-08-10T18:52:46Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CVEYD
url https://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CVEYD
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFMG
instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
instname_str Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron_str UFMG
institution UFMG
reponame_str Repositório Institucional da UFMG
collection Repositório Institucional da UFMG
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/f3cf71d3-52d2-4be4-8478-15c1da3744e8/download
https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/12eac70a-3f84-420e-8d0b-8d63e9e8bdef/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 2e085b6dcc6fd7f04d01662c9ef6a987
2abe58b2b178366ccc0e6d9c3719be6f
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@ufmg.br
_version_ 1862106053351571456