Analiza kaljenih materialov s pomočjo fraktalne geometrije : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2014

algorithms   algoritmi   Analiza   Disertacije   fractal geometry   Fraktalna geometrija   graph theory   hibridni sistemi   hybrid system   inteligentni sistemi   intelligent systems   machine learning   Materiali   strojno učenje   teorija grafov   Toplotna obdelava   topography of materials after heat treatment   topologija materiala po toplotni obdelavi

Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko računalništvo in informatiko

V disertaciji proučujemo inteligentne sisteme in iskanje znanja, računalniške paradigme, ki so uporabni in koristni pri toplotni obdelavi materiala. Za razpoznavanje kompleksnosti različno toplotno obdelanih vzorcev smo uporabili metodo fraktalne geometrije. Oblikovali smo inteligentni sistem s pomočjo katerega bomo napovedali topografske lastnosti materiala po toplotni obdelavi. Razvili smo nov algoritem 3D grafov vidljivosti. S pomočjo topološke lastnosti povezanost 3D grafov vidljivosti smo zgradili inteligentni sistem, s katerim bomo napovedali topografske lastnosti vzorcev po toplotni obdelavi. Fraktalno geometrijo lahko uporabimo za analiziranje kompleksnih struktur, ki se pojavljajo pri toplotni obdelavi materialov. Tako lahko s pomočcjo fraktalne geometrije pokažemo prednosti laserske tehnike toplotne obdelave pred induktivnim in klasičnim v kalilni peči. Fraktalna geometrija je nov pristop, ki temelji na karakterizaciji nepravilnih mikrostruktur in služi kot ocenjevalno orodje za določitev strukturnih lastnosti in jo bomo uporabili pri analizi različno toplotno obdelanih materialih. Sama definicija pravi, da fraktalna geometrija temelji na ideji invariantnosti povečave, kar pomeni, da je opazovana slika enaka ne glede na to, pod kakšno povečavo jo gledamo. Potrebno je poudariti, da fraktalna dimenzija v celoti ne karakterizira geometrije, ampak je le pokazatelj nepravilnosti objekta. Fraktalno geometrijo smo uporabili za določitev topografskih lastnosti kaljenih materialov. Uvedli smo novo metodo za računanje fraktalne dimenzije 3D objektom. Z razvojem laserske tehnike na področju toplotne obdelave materialov se je povečala potreba po razvoju nove metode, s katero bi ugotovili (določili) večjo odpornost na obrabo, manjše trenje in večjo toplotno obstojnost materiala. Tako bomo z gradnjo inteligentnih sistemov povečali produktivnost na področju toplotne obdelave materialov. S pomočjo inteligentnega sistema bomo pokazali, katera tehnika in tehnologija toplotne obdelave je boljša. V disertaciji bomo predstavili štiri nove sestavljene hibridne metode strojnega učenja. Ti novi sestavljeni hibridni sistemi so: - sestavljeni hibrid genetski algoritmi - multipla regresija - nevronska mreža - multipla regresija. Poimenovali smo ga hibrid zanka. - sestavljeni hibrid genetski algoritmi - nevronska mreža - multipla regresija - nevronska mreža. Poimenovali smo ga optimalni hibrid zanka. - sestavljeni hibrid genetski algoritmi - nevronska mreža - multipla regresija - nevronska mreža - multipla regresija. Poimenovali smo ga ciklični hibrid. - sestavljeni hibrid genetski algoritmi - multipla regresija - nevronska mreža - multipla regresija - nevronska mreža. Poimenovali smo ga optimalni ciklični hibrid. Pri sestavljenih hibridih smo dosegli malce slabše rezultate od pričakovanih, zaradi pomanjkljivosti posameznih osnovnih metod. Metoda multipla regresija je najslabša metoda in vpliva negativno na sestavljen hibrid. Novi omenjeni sestavljeni hibridi pa dajo boljše rezultate kot že znani sestavljeni hibridni sistemi. Želeli smo še izboljšati rezultate novih hibridov, zato smo zgradili kombinirane (sestavljene) nove hibridne sisteme, ki smo jih poimenovali hiper hibridi. Na koncu disertacije so podani še komentarji in ideja o dveh novih hibridih, ki smo jih poimenovali spiralni hibrid in optimalni spiralni hibrid. Ti metodi sta uporabni pri večjem številu osnovnih metod inteligentnih sistemov. Predlagamo še šest kombiniranih metod novih predstavljenih hibridov v hiper hibride.

07.08.2023