I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m b e r   201 9 ,   pp.   562 ~ 56 7   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 6 .i 2 . pp 562 - 56 7             562       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   S h o r t   t e r m   l o a d   f o r e c a st   o f   K a n o   z o n e   u si n g   a r t i f i c i a l     i n t e l l i g e n t   t e c h n i q u e s       H u z ai m u   Law al   I m am 1 M.   S .   G aya 2 G.   S.   M .   G al ad an c i 3   1 , 3 D e pa r t m e n t   o f   P hy s i c s ,   B a y e r o   U ni v e r s i t y   K a no ,   N i g e r i a     2 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   K a no   U n i v e r s i t y   o f   S c i e nc e   a nd  T e c hno l o gy ,   W udi l       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   O c t   1,   2018   R e v i s e D e c   10,   2018   A c c e pt e J an   25,   201 9       L o a f o r e c a s t   pr o v i de s   us e f ul   i nf o r m a t i o f o r   e f f e c t i v e   e l e c t r i c i t y   di s p a t c h ,   pl a n ni ng   f o r   f ut ur e   e xpa ns i o a nd  s i g ni f i c a nt l y   e nha nc e s   o pe r a t i o na l   e f f i c i e nc y .   C o nv e nt i o na l   t e c hn i que s   y i e l uns a t i s f a c t o r y   f o r e c a s t   w hi c h   r e s ul t s   i h i g e n e r g y   l o s s e s   a nd  i t ur l e a d s   t o   hi g o pe r a t i o na l   c o s t   a nd  s upp r e s s e e l e c t r i c i t y   de m a nd .   T h i s   p a pe r   pr e s e nt s   hy br i n e ur o   f uz z ( H N F )   a n N o nl i ne a r   A ut o - R e g r e s s i v e   w i t e X o g e ne o us   i npu t   ( N A R X )   ne ur a l   n e t w o r f o r   t he   s ho r t   t e r m   l o a p r e d i c t i o o f   K a no  r e g i on  N i g e r i a .     S i m ul a t i o r e s u l t s   o bt a i ne de m o ns t r a t e t h e   g e ne r a l i z a t i o c a pa bi l i t i e s   o f   t he   m o de l s   i n   p r e d i c t i ng   t he   l o a d   a c c ur a t e l y   w e l l   by   a c hi e v i ng   M A P E   o f   0. 02 5%   a n 0 . 65 51 %   f o r   t h e   H N F   m o de l   a nd  N A R X   ne t w o r m o de l   r e s pe c t i v e l y .   T he   m o de l s   c o ul s e r v e   a s   pr o m i s i ng   t o o l   f o r   pr e di c t i ng   K a no   Z o ne   l o a d   de m a nd .   Ke y w or ds :   D ata   H y b r i n e u r o   f uz z y   M o de l   N e ur a l   n e t w o r k   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   G.   S.   M .   G a l a da n c i ,   D e pa rt m e n t   o f   P h y s i c s ,     B a y e r o   U n i v e r s i t y   K a n o ,   N i ge r i a .   E m a i l :   gga l a d a n c i . p h y @ b uk. e du. n g       1.   I N TR O D U C TI O N     L o a f o r e c a s t   r e fe r s   t o   t h e   m e t h o ut i l i z e by   e n e r gy   s up pl y i n c o m pa ni e s   t o   pr e di c t   t h e   e n e r gy   r e qui r e t o   m e e t   t h e   de m a n a n s uppl y   e qui l i b ri u m .   L o a fo r e c a s t i n c a n   b e   c a t e go r i z e a s   e i t h e r   a   s h o rt - t e rm   (w h i c h   c o n c e rn s   a   f e w   h o ur s   pr e di c t i o n   a n m o s t l y   prov i de s   n e c e s s a r y     i n f o r m a t i o n     fo r     t h e     s y s t e m   m a na ge m e n t   o f   da y - to - da y   o p e r a t i o n s   a n po w e r   a l l o c a t i o n o r   m e di um - t e rm   (a   f e w   w e e ks   up  t a   y e a r   pr e di c t i o n   a nd  t h i s   i s   us e   f o r     t h e   pur po s e   of  s c h e dul i n f ue l   s uppl i e s   a nd  u n i t   m a i n t e n a n c e o r   l o n g - t e rm   (ov e r   a   y e a r   f o r e c a s t   us e   t o     pr o v i de s     e l e c t r i c   ut i l i t y     c o m pa n y     m a na ge m e n t     w i t h     f ut u r e   e xpa n s i o r e qui r e m e nt s ,   e qui p m e nt     pu r c ha s e s   a n d   pe r f o r m a n c e   i m p r o v e m e n t )   [1] .   It   i s   s i g ni f i c a nt l y   i m po rt a nt   t o   e s t i m a t e   h o u r l y   l o a a n d   da i l y   pe a l o a [2]   a s   t h e s e   p r o v i de   a de qua t e   i n f o r m a t i o o f   l o a f l ow s   a n h e l ps   i de c i s i o m a ki ng .   A pp r o p r i a t e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   de c i s i o n   e nh a n c e s   n e t w o r r e l i a b i l i t y ,   r e duc e s   f r e que n t   po w e r   o ut a ge   a nd  e qui p m e n t   f a i l u r e .   T h e   a c c u r a c y   of  fo r e c a s t i n i s   o f   gr e a t   s i g n i f i c a n c e   fo r   t h e   s y s t e m   o pe r a t i o n   a n e n e rgy   m a n a ge m e nt .   H ow e v e r ,   t r a di t i o na l   (bo t h   l i n e a r   a n n o n l i n e a r )   f o r e c a s t i n g   t o o l s   w h e n   us e y i e l d   u n s a t i s f a c t o r y   r e s ul t s   w h i c h   c o ul b e   due   t o   f e w   s a m pl e s   o f   da t a   s e t s   o r   t h e   d a t a   c o nt a i n e l a r ge   a m o u n t   o f   n o i s e   o r   n o n - s t a t i o n a r y .   Int e l l i ge nt   t e c hni que s   pr o v i de   be t t e r   a l t e rna t i v e .   T h e s e   i n c l u de   v a r i o us   pa ra di g m   t ha t   us e s   a rt i f i c i a l   i n t e l l i ge n c e   m e t h o ds   s uc h   a s   e xpe r t   s y s t e m   [3],   s uppo r t   v e c t o r   m a c hi n e   (S V M [4 - 5],   F uz z y   L o gi c   [6]  a n n e u r a l   n e t w o r k.   E xpe r t   s y s t e m   i s   a   kn o w l e dge   b a s e   m e t h o t h a t   b ui l ds   l o a f o r e c a s t i n by   i m i t a t i ng  e xpe r i e n c e   a n h u m a n   e xpe r t i s e .   N e ve r t h e l e s s ,   t h e   m a i n   i s s ue s   w i t h   t h e   k n o w l e dge   b a s e a ppr o a c h   a r e   n e e d   of   l a r ge   a m o u n t   o f   t i m e   t a c qui r e   t h e   r e qui r e s ki l l s ,   e rr o rs   m a y   o c c ur   w i t h   k n o w l e dge   b a s e   w h i c h   i n   t u rn  l e a ds   t o   w r o n f o r e c a s t i n a n c a nn o t   a da pt   t o   c h a n g i n e n v i r o n m e nt .   S V M   m o de l s   a r e   p r o m i s i n g   n o n l i n e a a pp r o xi m a t i o n   t o o l s   w h i c h   us u a l l y   pr o duc e goo l o a fo r e c a s t i n r e s ul t s .   S V M   ha s   m uc h   b e t t e ge n e ra l i z a t i o c a pa b i l i t y   i n   p ra c t i c e ,   l e s s   r i s k   o f   ove r   f i t t i n g   a n d   e f fe c t i ve   e xt ra po l a t i o n.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Shor t   t e r m   l oad   f or e c as t   of   Kano   z on e   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nt   t e c hn i qu e s   ( H uz ai m L aw al   Im am )   563   N o t w i t h s t a ndi n g ,   c h o i c e   of   s ui t a b l e   ke rn e l   f un c t i o n ,   d i f f i c ul t y   i n   unde r s t a n d i n a nd  i nt e rp r e t i n o t h e   f i na l   m o de l   a r e   m a j o r   l i m i t a t i o n s   o f   s uppo r t   v e c t o r   m a c hi n e .   F u z z y   l o gi c   i s   o n e   of   t h e   m o s t   c o n v e n i e nt   a n e f fe c t i ve   m e t h o o f   m a ppi n a n   i n pu t   s pa c e   t o   a n   o ut put   s pa c e .   T h e   r ul e - b a s e o pe r a t i o n   na t u r e   a i ds   f uz z y   l o gi c   i n   ha n d i n r e a s o n a b l e   n u m b e r   o f   i n put s   a n d   o ut put s .   H ow e v e r ,   r ul e s   f o r m a t i o n,   c h o i c e   of  m e m b e r s hi f un c t i o n s   a n a da p t a b i l i t y   a r e   t h e   m a i n   d r a w ba c ks   of   f uz z y   l o gi c .   H y b r i n e u r o - f uz z y   ( H N F )   a n n e u r a l   n e t w o r a r e   qui t e   a da p t i v e   t o   c h a ngi n e n v i r o nm e nt ,   ha v e   t h e   a b i l i t i e s   of   h a n dl i n w e l l   r o w d y   da t a ,   u n c e rt a i n t i e s   a n d   p r o duc i n g   r e l i a b l e   f o r e c a s t i n g   r e s ul t s   [7 - 12] .     T h e   pa pe r   i n v e s t i g a t e   t h e   e ffe c t i ve n e s s   o H N F   a n N A R X -   n e u r a l   n e t w o r i n   l o a f o r e c a s t i ng.   S e ve r a l   pe r f o r m a n c e   m e a s u r e s   w e r e   us e t e v a l ua t e   t h e   c a pa b i l i t i e s   o f   t h e   m o de l s   i n   e s t i m a t i ng  t h e   l o a d.   T h e   o r g a n i z a t i o o f   t h e   p a pe r   i s   a s   f o l l ow s :   s e c t i o n   2   de s c r i b e s   t h e   m a t e r i a l s   a n d   m e t h o ds ,   s e c t i o n   3   p r e s e n t s   s i m ul a t i o r e s ul t s   a n d   d i s c us s i o n   w h i l e   s e c t i o i s   t h e   c o n c l us i o n .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D     2. 1 .   Zo n e   D e s c r i p ti o n   K a n o   z o n e   i s   o n e   o f   t h e   e l e ve n   e l e c t ri c i t y   di s t ri b ut i o n   z o n e s   i n   N i ge r i a   w i t h   ge o gra p hi c a l   c o ve r a ge   of   67, 128   km 2   c o m pri s i n o f   K a n o ,   K a t s i na   a n J i g a w a   S t a t e s .   T h e   di s t r i b ut i o n   c a pa c i t y   i s   ov e r   2000M V A   a n t h e   e l e c t r i c i t y   c o m e s   f r o m   n a t i o na l   g ri s up pl i e b y   K um b o t s o   330/ 132/ 3 3K V ,   D a n go ra   132 / 33K V   a nd  F unt ua   13 2/ 33K V   t ra n s m i s s i o n   s t a t i o n s ,   w i t h   c o m b i n e t o t a l   i n s t a l l e c a pa c i t y   of   600M V A   [13].   P a rt   o f   t h e   r e s po n s i b i l i t i e s   o f   t h e   z o n e   a r e   n e t w o r c o ve r a ge ,   p r o v i s i o n   of   qua l i t y   pow e r   s upp l y   a n d   e ff i c i e n t   m a r ke t i ng  a n c us t o m e r   s e r v i c e s   de l i v e r y .   T h e s e   c a n   o n l y   be   a c hi e v e w i t a a p p r o pri a t e   l o a d   f o r e c a s t i n g .     2. 2 .   N A R X   N e u r al   N e tw o r k   T h e   a b i l i t y   of   n e ura l   n e t w o r t o   l e a rn   a n d   ge n e ra l i z e   m a ke   i t   a a pp r o pri a t e   t o o l   fo r   a pp r o xi m a t i n g   c o m pl e pr o b l e m s   t h a t   a r e   i n t ra c t a b l e   [14] .   N e u r a l   n e t w o r h a s   a   b ui l t - i n   c a pa b i l i t y   t o   a da pt   i t s   s y n a pt i c   w e i ght   t o   c h a nge s   i t h e   e n v i r o n m e nt ,   t hi s   gi v e s   t h e   n e t w o r a e dge   o v e r   o t h e r   n o n l i n e a r   a pp r o xi m a t i n g   t e c hn i q ue s .   N A R X   n e ur a l   n e t w o r b e l o n gs   t o   a   c l a s s   of   n e ura l   n e t w o r t e rm e a s   r e c urr e n t .   N A R X   n e ura l   n e t w o r r e qui r e s   a   l i m i t e num b e r   o f   f e e db a c a s   c o m pa r e t o   o t h e r   r e c urr e nt   n e u r a l   n e t w o r k.   N A R X   n e t w o r h a s   a   g r e a t   c o m put a t i o n a l   a b i l i t i e s   [15]  a nd  c o n v e r ge s   m uc h   f a s t e w i t h   a   b e t t e r   ge n e ra l i z a t i o n .   N A R X   n e u r a l   n e t w o r i s   e xp r e s s e a s   f o l l ow s :     , . . . . . , 1 , , , . . . . . , 1 uy y t u t n u t u t y t n y t     ( 1 )     w h e r e     r e p r e s e nt s   n o n l i n e a r   f un c t i o n   t o   be   m a ppe d,   ut   a n yt   de pi c t   t h e   i n pu t   a n o ut p ut   o f   t h e   n e t w o r a t   t i m e   t   a n u n   a nd  y n   a r e   t h e   i n pu t   a n d   o ut put   o r de r .   N A R X   n e t w o r i s   c o m m o nl y   c o n f i gur e a s   e i t h e r   p a r a l l e l   m o de   o r   s e r i e s -   pa ra l l e l   m o de .   P a r a l l e l   N A R X   n e u r a l   n e t w o r i s   qui t e   e ff i c i e n t   e s pe c i a l l y   i n   m ul t i - s t e p   p r e di c t i o n   a n d   s ui t a b l e   f o r   v a l i d a t i o [16] .   P a ra l l e l   N A R X   n e t w o r i s   g i v e n   by :     ~ ~ ~ 1 , .. .. ., 1 ; , .. .. ., 1 p p p y k u k u k m y k y k n        ( 2 )     A l t h o ug h   t h e r e   i s   n o   e s t a b l i s h e s y s t e m a t i c   m e t h o of   de t e r m i n i ng  t h e   s t r uc t u r e   o f   t h e   n e t w o r k.   N e ve r t h e l e s s ,   a pp r o pri a t e   n e t w o r s t r uc t u r e   a i ds   i n   p r o duc i ng  a a c c ur a t e   f o r e c a s t i n r e s ul t s .     2. 3 .   H yb r i d   N e u r o   F u z z y   T h e r e   a r e   m a n y   w a y s   of   i n t e g r a t i n n e u ra l   n e t w o r a n f uz z y   t fo r m   n e u r o - f uz z y   s y s t e m .   T h e   i n t e g r a t i o n   c a n   b e   e i t h e r   c o n c u rr e n t   o r   c oo pe r a t i v e   o r   hy b r i n e u r o - f uz z y .   Coo pe r a t i v e   n e u r o - f uz z y   a s   de pi c t e i n   F i g u r e   l o o ks   l i ke   a   pr e - p r o c e s s o r   i n   w h i c h   t h e   ne ur a l   n e t w o r (A N N l e a rni n a l go ri t hm   ut i l i z e s   t h e   t ra i ni n da t a   s e t   t o   o b t a i n   t h e   f uz z y   i n f e r e n c e   s y s t e m   (F I S m e m b e r s h i f un c t i o n s   o r   f uz z y   r ul e s .   O n c e   t h e   f uz z y   i n f e r e n c e   s y s t e m   pa ra m e t e r s   a r e   o b t a i n e d,   t h e   n e u r a l   ne t w o r go e s   t o   t h e   b a c kg r o un d .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 01 9   :     56 2 - 56 7   564       F i g u r e   1 .   Co o pe r a t i v e   n e u r o - f uz z y   s t r u c t u r e       In   a   c o n c u rr e n t   n ue r o   f uz z y   s h o w n   i n   F i g u r e   2 ,   n e u ra l   n e t w o r a i ds   t h e   f uz z y   s y s t e m   c o n t i nuo us l y   (o r   v i c e   ve r s a t o   ob t a i n   t h e   r e qui r e pa ra m e t e r s   e s pe c i a l l y   i f   t h e   i n pu t   v a ri a b l e s   of   t h e   c o n t r o l l e r   c a nn o t   be   m e a s u r e di r e c t l y .   T h i s   k i n o f   c o m b i n a t i o n s   do   n o t   upda t e   t h e   f uz z y   s y s t e m   b ut   o n l y   a s s i s t s   t o   e n ha n c e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   o ve r a l l   s y s t e m .   L e a rn i ng  ha ppe n   o nl y   i n   t h e   n e u ra l   n e t w o r a n t h e   f uz z y   s y s t e m   r e m a i n s   un c ha n ge du ri n g   t hi s   p h a s e   [1 7].           F i g u r e   2 .   A r c h i t e c t ur e   o f   Co n c urr e n t   n e u r o   f uz z y       In   a   h y b r i n e u r o - f uz z y ,   t h e   f uz z y   s y s t e m   a n n e u ra l   ne t w o r a r e   o n e   f ul l y   m e r ge s y s t e m .     T h e   f uz z y   s y s t e m   ut i l i z e s   t h e   l e a rni n a l go ri t hm   s i n c e   i t ’s   d e pi c t e i n   a   s pe c i a l   n e u ra l   n e t w o r l i ke   s t r uc t u r e   [18].   H y b r i n e u r o   f uz z y   h a s   s upe r v i s e l e a rni n a b i l i t i e s   a s   s t a t e i n   [1 9 - 20] .   H N F   i s   m a de   up  of   n o de s ,   w h i c h   de pe n o n   p a r a m e t e r s   t ha t   a r e   upda t e b a s e o n   c e r t a i n   l e a rni n a l go ri t hm   t o   r e duc e   e r r o r   m e a s u r e   a n d   l i n ks   t h a t   a l w a y s   s h ow   t h e   di r e c t i o n   o f   i n f o rm a t i o n   f l o w .   T he   a da pt i v e   n e t w o r r e c e i v e m uc h   a t t e n t i o n   f r o m   v a r i o us   f i e l ds   a s   a   r e s ul t   o f   i t s   e n t i c i ng  f e a t ur e s   s uc h   a s   s pe e d y   c o n v e r ge n c e ,   a c c ura t e   l e a rni n g ,   e a s e   of   us e ,   t o l e r a t i n g   u n c e r t a i nt i e s   a nd  i m p r e c i s e   i n f o r m a t i o n   [17] .   T h e   l e a rni n g   a l go r i t hm   f o r   t h e   f uz z y   i n f e r e n c e   s y s t e m   (F IS pa ra m e t e r s   upda t i ng  c a b e   b a c k - pr o pa ga t i o n   o h y b r i d   l e a rni n g   a l go r i t hm   [ 21 - 23] .     2. 4 .   M o d e l   B u i l d i n g   A   o n e   da y   a n ha l f   da y   h o url y   da t a   w e r e   c o l l e c t e f r o m   K a n o   E l e c t r i c i t y   D i s t ri b ut i o n   Co m p a n y   (K E D CO t o   de v e l o t h e   m o de l s .   T o   a c hi e v e   r e l i a b l e   pr e di c t i o n ,   t h e   da t a   w e r e   pr e p r o c e s s e a n ra n do m l y   di v i de i nt o   t ra i ni n a n t e s t i n da t a   s e t .   T h e   t ra i ni n da t a   s e t   c o n s i s t i n o f   80%  i n   e a c h   c a s e   w e r e   us e t b ui l t h e   f o r e c a s t i n g   m o de l s   f o r   o n e   d a y   a n d   ha l f   da y   r e s pe c t i v e l y .   F o r   t e s t i n g   t h e   ge n e r a l i z a t i o c a p a b i l i t y   of   t h e   m o de l s   t e s t i n da t a   s e t   w e r e   ut i l i z e c o m p r i s i ng  o f   20%  f o r   e a c h   m o de l .     2. 4 . 1.   H yb r i d   N e u r o   F u z z M o d e l   S tr u c tu r e   U s i n t h e   t r a i n i ng  d a t a ,   t h e   a r c h i t e c t u r e   o f   t h e   H N F   m o de l s   fo r   t h e   o n e   da y   a n ha l f   da y   w e r e   r e a l i z e d.   A s   i l l us t r a t e i n   F i g u r e   3 ,   t w o   ga us s i a n   m e m b e r s h i f un c t i o n s   w e r e   a s s i gn e t o   e a c h   i n pu t s   a n t hi s   ge n e ra t e e i g ht   (2 3 f uz z y   r ul e s .   E a c h   o f   t h e s e   f uz z y   r ul e s   y e i l de o n e   r ul e   o ut put   a n t h e   a g g r e ga t e   o f   t h e   r u l e s   p r o duc e t h e   f i n a l   o ut pu t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Shor t   t e r m   l oad   f or e c as t   of   Kano   z on e   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nt   t e c hn i qu e s   ( H uz ai m L aw al   Im am )   565       F i g u r e   3 .   H y b r i d   N e ur o   F u z z y   S t ruc t u r e       2. 4 . 2.   N A R X   N e u r al   N e tw o r k   S tr u c tu r e   S a m e   t r a i n i ng  da t a   s e t   w e r e   us e i n   r e a l i z i ng  t h e   s t r uc t u r e   o f   t h e   N A R X     n e ura l   n e t w o r k,   t h e   s t ruc t u r e   w a s   s e l e c t e t hr o ugh   t ri a l   a n e rr o r   s i n c e   t h e r e   i s   n o   e s t a b l i s h e s y s t e m a t i c   m e t h o a s   s h o w n   i F i g u r e   4.   T h e   hi dde n   l a y e r   c o n s i s t e of   10  n e ur o n s ,   [0  1]  a n [1  2]  w e r e   us e fo r   i n put   a n o ut put   de l a y   r e s pe c t i v e l y .           F i g u r e   4 .   N A R X   N e ura l   N e t w o r m o de l   S t ruc t u r e       3.   R ES U LTS   A ND  A N A L Y S I S   T h e   pe r f o r m a n c e s   of   t h e   pr o po s e m o de l s   dur i n t h e   t ra i ni ng  a n t e s t i ng  p h a s e s   fo r   t h e   o n e   da y   a n ha l f   da y   w e r e   i l l us t r a t e i F i g u r e   5 ,   F i g u r e   6 ,   F i g u r e   7   a nd  F i g u r e   8 .   D uri n t h e   t ra i n i n g   p ha s e   t h e   H N F   a n d   N A R X   n e u r a l   n e t w o r w e r e   a b l e   t o   a c h i e v e hi g   a c c ur a t e   p r e di c t i o n   a s   i l l us t ra t e i F i g u r e   5 .   H ow e ve r ,   i n   t e s t i n p ha s e   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   A N F IS   i s   s l i g h t l y   b e t t e r   t h a n   t h e   N A R X   N e ur a l   n e t w o r a s   di pc t e i n   F i g u r e   6.   T h e   a c c ura c y   o t h e   m o de l s   w e r e   e v a l ua t e us i n c o m m o n l y   us e m e a s ur e s   a s   R oo t   M e a n   S qu a r e   E rr o r   (R M S E a nd  M e a n   A b s o l ut e   P e r c e n t a ge   E rr o r   (M A P E ) .   T a b l e   pr e s e n t s   t h e   r e s ul t s   o b t a i n e by   t h e   m o de l s   dur i n t ra i n i n a n t e s t i ng  pha s e s   f o r   t h e   o n e   da y .   F r o m   t h e   F i g u r e   du r i ng  t h e   t ra i ni n p h a s e   t h e   m o de l s   de m o n s t ra t e t h e i c a pa b i l i t i e s   i n   t ra c ki n g   w e l l   t h e   t ra j e c t o r i e s   of   t h e   ob s e r v e da t a   a n a c hi e v e h i g hl y   a c c ur a t e   f o r e c a s t i n g   w i t h   M A P E   o f   0. 000024  a n 0. 0 19591   f o r   t h e   H N F   a nd  N A R X   N N   r e s pe c t i v e l y   a s   i l l us t r a t e d   i t h e   T a b l e   2.           F i g u r e   5 .   M o de l s   pe r f o r m a n c e   du ri n g   t ra i ni n g       F i g u r e   6 .   M o de l s   pe r f o r m a n c e   du ri n g   t e s t i ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 01 9   :     56 2 - 56 7   566   T a b l e   1 .   F u l l   D a y   M o de l   P e r fo r m a n c e s   M o d e l   T ra i n i n g   P h a s e   T e s t i n g   P h a s e   RM S E   M A P E   ( % )   RM S E   M A P E   ( % )   H y b r i d   N e u ro   F u z z y   7 . 3 0 5 8 E - 11   3 . 3 2 8 8 E - 06   0 . 2 3 2 6   0 . 0 2 5 0   N A R X   N e u ra l   N e t w o rk   8 . 5 4 7 4 E - 06   0 . 4 7 5 7   1 . 1 1 4 5   0 . 6 5 5 1       T h e   ob t a i n e r e s ul t s   i n di c a t e t h a t   t h e   m o de l s   h a v e   a c c ur a t e l y   e s t i m a t e w e l l   t h e   o b s e r v e da t ha v i ng  a c hi e v e a   M A P E   of   l e s s   t h a n   1 0%  du r i ng  t h e   t e s t i ng  p h a s e   a s   i l l us t r a t e i n   t h e   T a b l e   1.     T h e   ge n e ra l i z a t i o n   c a pa b i l i t i e s   of  t h e   m o de l s   a r e   e xt r e m e l y   a c c ur a t e   i n   l i n e   w i t h   a   s c a l e   of   j ud ge m e n t   o fo r e c a s t   a c c u r a c y   [24 25] .   T h e   r a nge s   of  t h e   da t a   s a m p l e s   fo r   t h e   ha l f   da y   di ff e r   f r o m   t he   f ul l   da y   da t a   s e t .   T h e   pe r f o r m a n c e s   of  t h e   m o de l s   f o r   t h e   h a l f   da y   duri n g   t ra i ni n g   a nd  t e s t i n g   w e r e   i l l us t ra t e d   i F i g u r e   a n d   F i g u r e   8.   F r o m   t h e   F i g u r e   du r i ng  t h e   t ra i ni n p h a s e   t h e   m o de l s   de m o n s t ra t e t h e i c a p a b i l i t i e s   i n   t ra c ki n g   w e l l   t h e   t ra j e c t o r i e s   of   t h e   ob s e r v e da t a   a n a c hi e v e h i g hl y   a c c ur a t e   f o r e c a s t i n w i t h   M A P E   o f   0. 000024  a n 0. 0 19591   f o r   t h e   H N F   a nd  N A R X   N N   r e s pe c t i v e l y   a s   i l l us t r a t e d   i t h e   T a b l e   2.           F i g u r e   7 .   H a l f   da y   m o de l s   pe r f o r m a n c e   du r i ng  t r a i ni n g       F i g u r e   8 .   H a l f   da y   m o de l s   pe r f o r m a n c e   du r i ng  t e s t i n g       T a b l e   2 .   H a l f   D a y   M o de l   P e r fo r m a n c e   M o d e l   T ra i n i n g   P h a s e   T e s t i n g   P h a s e   RM S E   M A P E   ( % )   RM S E   M A P E   ( % )   H y b r i d   N e u ro   F u z z y   0 . 0 0 0 1 1   0 . 0 0 0 0 2   0 . 3 8 3 3 2   0 . 0 5 2 7 3   N A R X   N e u ra l   N e t w o rk   0 . 0 6 3 2 1   0 . 0 1 9 2 6   0 . 0 0 4 0 0   0 . 0 1 7 5 3       In   t h e   t e s t i n p ha s e   a s   de pi c t e i n   F i g.   t h e   m o de l s   w e r e   a b l e   t o   e f f i c i e n t l y   e s t i m a t e   t h e   o b s e r v e d   da t a   a n t h e   f o r e c a s t i n a c c ur a c y   i s   qui t e   h i g h   f o r   bo t h   t h e   m o de l s   h a v i n a c h i e v e l e s s   t h a n   1 0% ,   a l t h o ugh  t h e   N A R X   n e t w o r i s   s l i g ht l y   be t t e r   t h a t h e   h y b r i n e u r o   f uz z y   m o de l ,   t h i s   c o ul b e   c o n n e c t e t o   t h e   c h o i c e   of   t h e   s ui t a b l e   s t r uc t u r e   a n d   ge n e ra l i z a t i o n   c a pa b i l i t y   of   N A R X   n e u r a l   n e t w o r k.       4.   C O N C LU S I O N   T h e   pa pe r   h a s   p r e s e nt e h y b r i n e ur o   f uz z y   a n N A R X   n e t w o r m o de l   fo r   s h o rt   t e r m   l o a fo r e c a s t i n o f   K a n o   Z o n e .   T h e   o b t a i n e r e s ul t s   i n d i c a t e t he   m o de l s   a c h i e v e h i g h l y   a c c ur a t e   fo r e c a s t i n o l e s s   t ha n   10%  i n   b o t t h e   t w o   c a s e s   (f ul l   da y   a n d   h a l f   da y ).   A ppa r e nt l y   t hi s   p r o v e s   t h e i r   ge n e r a l i z a t i o c a pa b i l i t i e s   e s pe c i a l l y   w h e n   t h e   da t a   s a m p l e s   a r e   f e w   a s   c om pa r e t o   t h e   t ra di t i o n a l   f o r e c a s t i ng  t o o l s   w h i c h   m o s t l y   pe r fo r m   po o r l y   f o r   f e w   da t a   s a m pl e s   o r   n o n - s t a t i o n a r y   da t a   s a m pl e s .   S m a l l e r   v a l ue   o M A P E   i n di c a t e s   t h e   m o r e   a c c ur a t e   t h e   fo r e c a s t i n m o de l .   T h e   m o de l s   m a y   s e r v e   a s   a n   i n d i s pe n s a b l e   fo r e c a s t i n g   t o o l s   fo r   t h e   K a n o   Z o n e   l o a de m a nd .       A C K N O WL ED G E M EN T   T h e   a ut h o r s   w i s h   t o   e xpr e s s   t h e i r   g ra t i t ude   t o   K E D CO ,   B a y e r o   U n i v e r s i t y   K a n o   a n K a n o   U n i v e r s i t y   of   S c i e n c e   a n d   T e c hn o l o g y ,   W udi l   f o r   t h e i s uppo rt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Shor t   t e r m   l oad   f or e c as t   of   Kano   z on e   us i ng  ar t i f i c i a l   i nt e l l i g e nt   t e c hn i qu e s   ( H uz ai m L aw al   Im am )   567   R EF ER EN C ES     [ 1]   A l f a r e s   H .   K .   a n N a z e e r u ddi M . ,   E l e c t r i c   l o a f o r e c a s t i ng :   l i t e r a t ur e   s ur v e y   a nd  c l a s s i f i c a t i o o f   m e t ho ds ,”   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   S y s t e m s   S c i e nc e v o l .   3 3 ,   p p.   23 - 34 200 2 .   [ 2]   E s pi no z a   M . ,   e t   a l . ,   E l e c t r i c   l o a d   f o r e c a s t i ng   us i ng   k e r n e l -   ba s e d   m o de l l i ng   f o r   no nl i ne a r   s y s t e m   i de n t i f i c a t i o n ,”   I E E E   C on t r o l   Sy s t e m s   M a gaz i ne ,   200 7 .     [ 3]   R a o   M .   S.   S . e t   a l . ,   A e xpe r t   s y s t e m   a ppr o a c t o   s ho r t   t e r m   f o r e c a s t i ng   f o r   r e l i a nc e   e ne r gy   l i m i t e d ,”   P r oc e e e di ngs   of   I E E E   c on f e r e nc e ,   2006 .   [ 4]   M .   M o ha nd e s ,   S uppo r t   V e c t o r   M a c hi n e s   f o r   S ho r t - T e r m   E l e c t r i c a l   L o a F o r e c a s t i ng ,”   I n t e r na t i ona l   J our n al   of   E ne r gy   R e s e ar c h v o l .   26 ,   p p.   33 5 - 345 2002 .   [ 5]   Q i a ng   S .   a n P u   Y . ,   S ho r t   t e r m   po w e r   l o a d   f o r e c a s t i ng   ba s e o s uppo r t   v e c t o r   m a c hi ne   a nd   pa r t i c l e   s w a r m   o pt i m i z a t i o n ,”   J our nal   o f   A l g or i t hm s   and   C om p ut a t i on a l   T e c hno l o gy pp .   1 - 8.     [ 6]   L u y   M . ,   e t   a l . ,   S ho r t   t e r m   f uz z y   l o a f o r e c a s t i ng   m o de l   u s i ng   g e n e t i c   f uz z y   a nd  a n t - c o l o n y   f uz z y   kno w l e dg e   ba s e   o pt i m i z a t i o n ,”   A p pl i e S c i e nc e s v o l .   8 ,   p p.   86 4 20 18 .   [ 7]   Y a s m i N .   S.   A . e t   a l . ,   E s t i m a t i o o f   pH   a nd  M L S S   us i ng   ne u r a l   ne t w o r k ,”   T E L K O M N I K A   T e l e c om m un i c a t i on   C om put i ng   E l e c t r oni c s   an C o nt r o l v o l .   15 ,   pp .   912 - 91 8 20 17 .   [ 8]   G a y a   M .   S . ,   e t   a l . ,   E s t i m a t i o o f   T ur bi di t y   i W a t e r   T r e a t m e n t   P l a n t   us i ng   H a m m e r s t e i n - W i e n e r   a nd  N e ur a l   N e t w o r T e c hn i que ,”   I ndo ne s i a J ou r na l   of   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i ng  and  C om p ut e r   Sc i e nc e v ol .   5,   pp .   66 6 - 672 2017 .     [ 9]   Y us uf   Z . ,   e t   a l . ,   N e ur a l   n e t w o r m o de l   de v e l o pm e nt   w i t s o f t   c om put i ng   t e c hn i qu e s   f o r   m e m br a nc e   f i l t r a t i o n   pr o c e s s ,”   I n t e r nat i on al   J our n al   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om pu t e r   E ngi ne e r i ng  ( I J E C E ) ,   v ol .   5 ,   pp .   2614 - 26 23 2 018   [ 10]   G a y a   M .   S . ,   e t   a l . ,   C o m pe ns a t i o c o nt r o l   o f   di s s o l v e o x y g e i a a c t i v a t e s l udg e   s y s t e m   v i a   h y br i ne u r o   f uz z y   t e c hni que ,”   P r oc e di a   M an uf a c t ur i ng v o l .   2 ,   p p.   30 7 - 312 2015 .   [ 11]   N .   A .   W a ha b,   A N F I S   m o de l l i ng   of   c a r bo a nd  ni t r o g e r e m o v a l   i do m e s t i c   w a s t e w a t e r   t r e a t m e nt   p l a n t ,”   J u r na l   T e k nol og i v o l .   67 ,   pp .   29 - 34 20 14 .   [ 12]   G a y a   M .   S . ,   e t   a l . ,   A N F I S   di r e c t   i nv e r s e   c o nt r o l   o f   s u bs t r a t e   i a n   a c t i v a t e s l u dg e   w a s t e w a t e r   t r e a t m e nt   s y s t e m ,”   A ppl i e M e c han i c s   a nd   M at e r i al s v o l .   55 4 ,   pp .   2 46 - 250 2014 .   [ 13]   G w a m na   J .   I . ,   S t r a t e g i c a l l y   pl a nn i ng   t h e   s t r a t e g i c   pl a   K E D C O   e xpe r i e nc e ,”   P M   W or l d   J ou r na l v o l .   4   pp.   1 - 16 2015 .   [ 14]   S .   H a y ki n ,   N e u r a l   ne t w o r a nd  l e a r ni ng   m a c hi ne s ,”   3 rd   E di t i o n ,   P e a r s o E duc a t i o n,   I nc . ,   U ppe r   S a d dl e   R i v e r ,   N e w   J e r s e y 200 9 .   [ 15]   A kht a r   M . ,   e t   a l . ,   A   dy m a ni c   ne ur a l   ne t w o r m o de l   f o r   r e a l - t i m e   pr e di c t i o o f   z i ka   e pi d e m i c   i t he   A m e r i c a ,”   2018 .     [ 16]   G a y a   M .   S . e t   a l . ,   C o m pa r i s o o f   N A R X   ne ur a l   ne t w o r a n d   c l a s s i c a l   m o de l l i ng   a pp r o a c he s ,”   A pp l i e M e c ha ni c s   and  M a t e r i al s v o l .   5 54 ,   p p.   36 0 - 365 2 014 .   [ 17]   S um a t h i   S .   a n P a n e e r s e l v a m   S . ,   C o m put a t i o na l   i n t e l l i g e nc e   pa r a di g m s :   t he o r y   &   a ppl i c a t i o ns   us i ng   M A T L A B ,”   T a y l o r   a nd  F r a nc i s   G r o up,   L L C .   [ 18]   G a y a   M .   S. ,   N e ur o - F uz z y   M o de l l i ng   a n N e u r a l   N e t w o r I nt e r na l   m o de l   C o nt r o l   o f   a n   A c t i v a t e S l udg e   S y s t e m ,”   P hD   T h e s i s ,   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a 2014 .   [ 19]   J a ng   J . ,   A N F I S :   A da pt i v e - ne t w o r k - ba s e f uz z y   i nf e r e nc e   s y s t e m ,”   Sy s t e m s ,   M an  and  C y be r ne t i c s ,   I E E E   T r ans ac t i ons v o l .   23 ,   pp .   665 - 685 .     [ 20]   J .   J a ng ,   e t   a l . ,   N e u r o - f u z z y   a nd  s o f t   c o m put i ng :   A   C o m put a t i o na l   A ppr o a c t o   L e a r n i ng   a nd  M a c h i ne   I nt e l l i g e nc e ,   N e w   J e r s e y ,   P r e n t i c e   H a l l .   [ 21]   J .   S .   R .   J a ng ,   I nput   s e l e c t i o f o r   A N F I S   l e a r ni ng ,”   P r oc e e di n gs   of   I E E E   5 t I nt e r n at i on al   F uz z y   Sy s t e m s ,     N e w   O r l e a ns ,   L A :   I E E E ,   pp .   149 3 - 1499 1996 .   [ 22]   D a s a r i   M . ,   e t   a l . ,   GA - A N F I S   P I D   c o m pe ns a t e m o de l   r e f e r e nc e   a da pt i v e   c o nt r o l   f o r   B L D C   m o t o r ,”   I n t e r na t i o nal   J our nal   o f   P ow e r   E l e c t r on i c s   a nd  D r i v e   Sy s t e m v o l .   1 0 ,   pp .   265 - 27 6 201 9 .   [ 23]   M uj i a r t o ,   e t   a l . ,   C o l o r e o bj e c t   de t e c t i o us i ng   do f   r o bo t   a r m   b a s e d   a d a pt i v e   n e ur o - f uz z y   m e t ho d ,”   I ndone s i an   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e v o l .   13 ,   p p.   293 - 29 9 20 19 .   [ 24]   K.   L a w r e nc e ,   e t   a l . ,   F und a m e n t a l s   o f   f o r e c a s t i ng   u s i ng   e xc e l ,”   N e w   Y o r k ,   I ndus t r i a l   P r e s s   I nc ,   pp .   57 - 68 2 009 .     [ 25]   C.   L e w i s ,   I ndus t r i a l   a n bu s i ne s s   f o r e c a s t i ng   m e t ho ds :   A   pr a c t i c a l   g ui de   t o   e xpo ne n t i a l   s m o o t hi ng   a nd  c u r v e   f i t t i ng ,”   C a l i f o r n i a ,   B u t t e r w o r t h - S c i e n t i f i c 1 989 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.