In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  11, N o.  1, Mar ch 20 20,  p p.  359~ 3 6 6   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v11 . i 1.pp 3 59- 36 6           359     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i j p eds.i a esco re .com  An ELM -based single i n put r ule m o dule and its applic ation in  p o wer generation       C h on g Ta k   Y a w 1 ,   Shen Yo u n g   Wo ng 2 , K eem S i a n  Yap 3   1, 3   Dep a rt m e nt  o f Electro ni cs  an d  Co m mu n i cati o n   En gi neerin g ,   U n i ver s i ti T e nag a   N asi o n a l, M a l ays i a.  Dep a rt m e nt  o f E l ectri cal an d  E lect ron i cs Eng in e e rin g , X i am en U n ivers i t y  M al aysia, M al aysi a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Sep 7,   2019  Re vise d N ov  1 2 ,   201 9   A c c e pte d   D ec 8,  201     Ex trem Learni n g   M ach in (ELM is   w id ely  known   as  a eff ecti v learni ng   alg o rithm  t h an  t he  c on vent io nal   l earni ng  m e th ods  f rom  th poi n t   o learni ng   speed  a well  as  g ener al izati on.   I traditional  f u zzy  i nf erence   m etho w h ich   was   th e   "i f-t h en"   ru les ,   a ll   t h e   i np ut   a nd  o u t put  o bjects  w e re  as si gn ed  t o   ant ecedent   and   c o ns equ e nt  c o m pon ent   respect iv e l y .   H ow eve r m a jor   di le m m a   w as  t hat  t h f u zzy  r ules'   nu m b er  k ept   i n creasi n g   u n til  th s y s t em  and   arrang em ent of   t he ru l es   b ecam e c o m p l i cated.  T h eref ore,   t h e   s ingle inp u t   rul e   m o d u l es  c on nected   t yp e   f u zzy   i n f erence  (S IRM)  m eth o d   wh ere   c o nsoc ia te th e   ou tp ut  o th e   fu z z y   r u l e s   m od ule s   s ig ni fic a n t l y In   t his  paper,  w e  p u t  f o r w a r d  a   n o v e l  s i n g l e   i n p u t   r u l e  m o d u l e s  b a s e d  o n   e x t r e m e   l earni ng   m achi n (d eno t e d   a S I RM -E LM f o s o lvin dat a   r egr e s s io pro b l em s.  I n   thi s   h yb r i d   mod e l,  t h e   c on c e p of  S IRM  is  a pp lie d   a hidd e n   n e u rons  o f   E L and   ea ch   o th em   r ep resent s i n g le  i n p u t   f uzzy  r ul es.  Hen ce,  t h nu m b er  o f   f u zzy   r ul e   and  the  n u m b er  o h i d d en  n euro o f   E L M   a re  t he  s am e.  T h e   ef f ecti v enes of  p rop o sed   S I RM -EL M   m od el  i s   verifi ed  u s i ng   s igm oid  acti v at ion   f unc tio ns   b ased   on  s e veral  b e nch m ark   d a tas e ts  a n d   a   NOx   emissi on  of   pow er  g ener ati o pl an t.    Exper i ment al  r esults  illus tra t that  o ur  pro p o s ed  S IRM - ELM  m o del  is  capabl e   o f   achiev i n g   s m a l l   r oo mean  s q u a r e   error,  i .e., 0.027448 f o r   predictio n of   N O x  e m i s s i o n . K eyw ord s :   D a ta  R egre ss io n   Ex trem Lear n i n g   M ac h i ne  (ELM)  NO x   E mission of   Power  G e ne rati o n  P l a nt   S i ng le  I np u t   R ule  Mo dule   (SIR M)   Th is  is a n  o p en acces s a r ti cle u n d e r t h CC  B Y -S A  li cens e   Corres pon d i n g  Au th or:   S h e n  Y uo ng  Wo ng   D e pa rtme nt   o El e c t rica l   and  El ect ro ni c s  Eng in e e ring   Xiam en  U ni ve rsity  M a l ays i a ,   Jala S unsur ia,   Ban d ar  S unsu r ia,   439 00  S e p a ng, S elang o r ,  Ma l a y s ia .   Em ail:  she n y u o n g . w on g @ x m u. edu.m y       1.   I N TR OD U C TI O N   La te ly,  E x tre m Le arnin g   M ac hine   ( EL M)  h as   b e e n   a c know le d g e d   a s   a e ffe c t i v lear n i n g   alg o ri t h tha n   t he  c o nve n tio na l   le arn i ng  m e th o d from   th e   persp ect i v of   g en era l i z at ion   a n d   le arn i ng  s p ee [1-8] .   T he   i ns pi r a ti on  of  t he   E x t rem e   L ear nin g   M ach i n e   (ELM)  su gg est e d   by   H u a ng   e t   a l co mes  f r o m   bi olo g i ca l   le ar ni n g It  i ap pl ica b l e   f or  s ol v i n g   p r oble m per t ai nin g   to  b ac k-pro p a ga ti on  ( B P )   l ear n i n g   alg o ri t h ms.  It  i t h e r efor c o n j e c t u red   t h a t   c ertai n   p ar t s   o t h e  b r a i n  s i g n a l s  a r e  m a d e   u p   o f  r a n d o m   n e u r o n s   tha t   a re   i n d ep ende n t   o t h e i r   en vironm ent  [1].   T his   pr ocess  is  k n o w a s   E LM  o so   call e Si ngle   Lay e F e edfor w ard  N e tw ork  (S LF N ) .   Its  c o rrespon d i n g   g ene r a l   a rchi tec t ur w a il lus t rate i n   F ig ure   1.   E L M   h a s   the c a pa b i li ty  t ma ke  unive rs al a ppr ox i m at i on w i th ha pha z a r d  b iases  an d in p u t w e igh t s [ 9 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   359  –  36 36 0     F i gur 1.   A r c hitec t ur e   of   E L M       I n  t r a d i t i o n a l  f u z z y   i n f e r e n c e   m e t h o d  w h i c h  w a s  t h e  " i f - t h e n "  r ule s ,   al the   inp u t   a n d   o ut put  o b j ec ts  w e r e   a ssigne t o   a ntec e d e n t a nd c onse q uen t   c om po ne nt  r es pec t i v e ly .   Ho wev e r,   a   m ajo r  d i l emma was t h a th f u zz r u le s'  n u m ber   ke p t   i nc r e a s i ng  u n t il  th sys t em   a n d   a r r ang em e n of   t he   r ule s   b eca me   c om pl i c ate d   [ 1 0 ] .   The r ef or e,   t he  s i ngle   i npu r u le   m od u l es  c o nnec t e d   t y p e   f u zz i nf er e n ce   ( SI R M )   m e th od  w h e r co ns ocia t e d   the   o u t p u t   o f   t h f u z z y   r u l es  m odule s   s i g nif i can t l y   [ 1 1- 16] . T he   S IR M   met hod   h a d   b een   a p p li ed  t o   con t ro l   of  f i r s a s   w el as   s e c o nd  or de r   l a s y stem   w i t h   d e a t i m e   [ 11- 1 2 ] n o n lin ea f u nc tio n   id en ti fi c a ti on   [ 10 ],  a n t i - sw in c o n t r o a nd  p o s i t i o n i n of  o ver h ea tr ave l i n cr a n e   [1 3] ,   s t a bi li zat ion   co nt rol   o f   i n v e r t e d   p endu l u m   sys t em [14- 16 ] ,   a s w e ll   a ot her s ,   o f   w h ich  dece n t   r e s ul ts  w e r ac q u ir ed [1 7 - 2 2].   Assume  t hat  a   sys t em   c ons is ts   o n   i n p u s our ce   a n d   one   o ut p u t   s our c e .   H o w e ve r ,   t he   s ys tem   c a n   a l s o   b e x te n d e w i t h   p lur a ou t p u t   s our ces.   This  i t h bas i c,  with  n   i np u t   s our c e   f or   S I R M :     m i j j i i j i i j i C u A x R th e n if i SIRM 1 : :   (1 )     In  (1 ) , e ac h   S I R M   ind e p e n d e n t ly  c o r r e spond e d  to   n   i n p u sour ce s.  The  S I R M- i   w her e  t he  ref e rs  t o   t h   i npu t   so u r c e ,    i s   t h e   t h  r u l e   i n  t h e  S I R M - i  r e f e r s   t o  t h e   th  i np ut  s o u r c var i ab le  i t h pr e c e d i n g   pa r t ,   and  △   i t h e   va r i ab le  i t h fol l ow ing pa r t   o the   S I RM- i   a nd    a r e   t he  m e m ber s hi f unc t i o n o f   the   w h e r e a s   △  i s   t h e   t h  r u l e   i n  t h e   S I R M - i A d d iti o n al l y i  =  1 ,   2 , ,  n   i s   t h e   i n d e x   n u m b e r   o f   t h e   SI R M  w h e re b y   j  =  1 ,   2 ,… ,   i the  i n de num be r   o f   t he  r ules  i t h e   S I RM - i Th is  p a p er   p r o po s e an  E L M - b ase d   m ode by  usi n EL hy br id  w i t h   S I R ( h e r a f te r   de no t e as  S I RM - ELM) .   I the   S I RM- ELM,   the r i s   o nl s i ng l e   i n put  t ha c onne cted  t t h r u l e w h er e   t h e   r u le ar e   t h e   h i dd en   n e u ro n s   o f   E L M   an d   ea ch   o f   t h em  r e p re se n t si ngl e   inp u t   f uzz y   r ul es.   He nce,   t he   num ber   of  f u zz r u le  a n d   t he  n umbe r   of   h i d den  ne ur o n   o f   EL a r equi va len t.  The  pa per   is  o r d e r ed  a bel o w .   I n   S e c t i o I I the   l e ar n i ng  alg o r i t h ms  o f   S I RM- ELM  a r e   e xpla i ne d.   Aft e r th a t ,   S e ct ion   III p r esent s  th e   r esults o f b e n c h m ark   r e gre ss ion   d a tasets  ( e.g .   A b a l o n e , B allo on , Strike and  S p ace - g a)   t t e st  t he   p r o pose d   m ode l's  per f o r m ance .   The   a ppl ica ti on  o f   t he  p r o po sed  m odel  is  t es te an d   pr esen ted   in   S e c tio I V   w h i c h   i us i n g   th e   NO x  e m i s s i o n   i n  a   p o w e r  g e n e r a t i o n   p l a n t .  L a s t l y ,  S e c t i o n  V   pr esen ts  a   r e c a p i t u la t i on  o f   i m por ta nt  f ind i ngs  w i t h   s ug ge st i o n   f or   f ur the r  w or k.       2.   THE   AL GORIT H MS  OF SIRM-ELM  T h e   st ru ct u r o f   S IR M - E L i s   i l l u s t r at ed   i n   Fi gu re   2 T h e   st ep w i s e   t r ai nin g   p r o toc o l s   a re  liste a s   be low .   Ref er   t F i gur e   for   the   deta ils  d e f i n i t i on  o f   v ar ia bl e and  par a me te r s Step   1 :   H a pha z a r d l y   s et  t he   i np u t   w e i gh ts  j i a ,   a s   w ell  a s   b ias,   j i b (f o r   i =1 ,   2 . .. wher as  f or   j  =   1 ,   2,   3 )   o f  hi d den   ne ur on s.   T ake   i n to  a c c o un t h at   j i a   a nd  j i b   a r e   p ar a m e t er of  m e m be r s hip fu n c ti o n   f or   S I R M , j i A .   The  w e igh t a r gene r a ted  base on  D wh ere  D   i s   u n i f orm  d i st ri buti on  f u n c t i o n   t h a t   r an do mly  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       An EL M-base d   sin g le  in pu t ru le  mod u le a n d   i t s ap p lic a t i on  in p o w e r  ge ne r a ti on ( C ho n g  Tak  Ya w)  36 1 ge ner a t e   a   num ber   betw e e n   0   t o 1,   α   a nd  ω   a r e   t he   p a r am eter s.   B def a ul t,   α  =   2 ,   ω  =   1 .   A s  t h e  r e s u l t,  t h e   j i a   an d j i b a r i n   t he  r ange  o - 1   t + 1 .           F i gur 2.   O ver v i e w   o f   S I R M- ELM.     ( a G e ner a of  S I R M- ELM  m ode l;  ( b )   G e ner a de t a ils  f or   e a c hi d den  ne ur on.       Step   2 Fo r   th e   t r aini ng   p a i r   ( x pi t p wh ere  x pi  i s   i th   f e a t ur of  p th   t ra in ing   p a i r   a nd   t p   i s   ta rg e t   o u t pu (f o r   p   =   1 ,   2 ,   . ..,  P ).  Calcu la te the   h id de n   la ye ou t p u t   m a t rix   base d o n   m em ber s hip fu n c ti o n ) , ( j i pi A x Fo r   sim p lic i t y,   t he   m em ber s hip  f u nct i on  ca b e   d eno t e d   a j pi     )} ( e xp{ 1 1 ) , , ( j i pi j i j i j i pi b x a b a x  ( 2 )     N P PN PN PN P P P P P N N N N N N 3 3 2 1 2 2 1 2 3 1 2 1 1 1 3 2 2 2 1 2 2 22 1 22 3 21 2 21 1 21 3 1 2 1 1 1 2 12 1 12 3 11 2 11 1 11 .. . .. . .. . H  ( 3 )     St e p   3 :   Th e   out put   w ei ght s , β , w e r co mp ut ed Si n c it   i hi g h   p o s si b ilit th a t   is   a   n on- sym m e try   m a trix,   t h e   i n v e rse  m a trix  c a n n o t   b e   reso lv ed.   To  c irc u mve n t h is  p r o b l e m ,   m oor e - penr ose   pse u d o   i n v e r s e   m a tr ix  m e t h od  i s   u t i l i zed,   he nc w o r k   out  t h e   out p u t   w e i g h t of   β b y   (4 ),    T H H H β T T 1 ) (  ( 4 )     wh ere  T   i s targ et o utp u t   m at r i x ,  i.e. , T N t t t ] ... [ 2 1 T   Step   4 :   Afte the  o u tp ut  w e i gh ts  o SI RM-ELM  w e r c a l c ula t e d ,   pred ic ti o n   o f  a  s e t  o f   n e w   a n d   un la be l e sa mple ca be  c om pute d ,   i . e. (.)   i s   t h me mb e r s h i p   f un ct io n ,   h   i the   h i dde l a yer   w h er e by  y   is  t he  p r e dic t i o ou t p u t .     )} ( ex p { 1 1 ) , , ( j i qi j i j i j i qi b z a b a z  ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    359    36 36 2 N Q QN QN QN Q Q Q Q Q N N N N N N 3 3 2 1 2 2 1 2 3 1 2 1 1 1 3 2 2 2 1 2 2 22 1 22 3 21 2 21 1 21 3 1 2 1 1 1 2 12 1 12 3 11 2 11 1 11 ... ... ... h  ( 6 )     y   (7 )     wher q  =  1 ,   2 ,  . . . . Q   a nd  Q  is num ber   of  t e s t   sam p l e s.  St e p   5 :   Aft e co mp ut t h o u tp ut   o ELM   fo t e st i n g   sa mpl e s ,   c al cul a t e   th e   roo t   m ea sq ua red  er ror  (RMSE),   i.e.,    Q d y RMSE Q q q q test 1 2 ) (  ( 8 )     wher y q   a nd  d q   w ere   pre d i c t i o n   a n d   a c t ua l   ou tpu t   r espec tive   to  z q F l ow char t s   w ere   deli nea t e d   i F i g u r e   3   and  F i g u re  4  to   sim p lify  t h e   proc ed ure s   t ake n   by ste p w i se tr a in ing  pr ot o c ols.            F i gure   3.  F low c hart t ha t   repr esen ts  t h e   s t ep  1  t o st ep 3.     F i gure  4. F low c har t   t hat re prese n t s   the  s t e p  4       3.   RESULT S   A N D   DISCU SSIO N   Th ap pli c ab ili t y   o th SIR M -ELM  m od e l   w as  i n v e st ig at ed   i n   th i s   sect io n.  F our   b e n chm a rk  regr ession  da t a sets  from  the   U C m a c h in e   re posit ory  (e.g.  A b a l o n e Ba l l o on,  S trike  and  S p ace -ga)   w ere   ut iliz e d   f or  p e rforma n ce   e va lua t io of  S IR M-EL M.  O nly   A d d i ct ive   S ig moid  h id de n e uro n   ( S i g A ct)   w a s   ut iliz e d  i n t h e anal ys is. A ll a n al ys is w er e ru n on  a perso na l   c omp u t er   e qu i ppe d w i t h  In t el (R) Core (TM) i 7   2. 9   G H z  C P U  a n d  8  G   R A M   u s i n g   M A T L A B   ( v e r . 2 0 1 0 ) ,   a s  d e t a i l e d   i n  T a b l e   1 Ta bl 2   l i st ed   t h e   d at a s e t spec ific a tio ns  u se d in t he  e x p e r i m e nts.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       An   ELM-b a s e d  si ng l e  inp u t   rul e  mo du l e   and  i t s   a ppl i c at ion  i n  powe r  g e n e ra ti o n   (Ch ong   T a k   Y a w)  36 3 Ta ble   1.  S pe cifica ti on o f  per sona l   com p u t e r  and s o ftw a re  p acka g es u til i zed    for  expe r i m e nt s a ndc om paris on.   Item s   S p ec i f ica tion  P e rsona l C o m put er   A sus  Ope r a ting  S y s t em Wi nd ow 8. C P U   Inte l(R )  C or e ( T M )   i7 2.5GHz  RA M   8   G B   S o f t wa r e   M a t l a 7. 11. 0. 584  (R 2010b)   P r og ram m ing  La n gua ge   M a t l a L a ngu a g e       Ta ble   2.  S pe cifica ti on o f  be n c h ma rk re g ression da t a se ts.  Data s e ts   A ttribute s   T r a i ning  Sam p l e Te st ing  S a m p l e s   #   T o t a Sa m p le Ab al o n 3000   1177   4177   Ba lloon  1334   667   2001   St r i ke   416   209   625   Spa c e - g a   2071   1036   3107       I n   a l l   e xper i m e nt s,  f our   b e n c h ma rk  r egr e ssion  d a tase t s   w ith  t ra i n in a nd  va li dat i on  sa mples  w e r e   eva l ua t e usi n the   t r ai n-val i dat i on- t e st  m et ho a s   s u g g e s t e d   b y   l i tera t u re  [ 1].   The   n u m ber  of  m em ber s hip   fu nc ti o n   o an in put a t t ri bute   is  teste d for 1, 2  o r 3, (i.e . ,   j  = 1, 2, 3 )   for  a l l th e   r e gre s si on da ta sets. In  a d d it io n,   the   RMS E   i b a sed  on   d e f a u l t   r ange  f or   j i a  a n d   j i b for   a ll  ru les  (i. e .,   i 1,  2 . ..,3 N ).  N ote  t h at   i S I RM-ELM,  the  numbe o f   f uz zy  r u l w a e q u i v a l e n t   t num ber  o f   h i dde ne u ro n   o f   E LM F o ea c h   d at ase t t h expe r i me n t w e re  cond uc t e d for   50  tim es w ith r an dom  j i a and  j i b  a nd the  aver a g results ar e   r e c orde d.  The  resul t of  p roposed SI R M-EL were   a l s o com p are d  to re s u lts  of other ELM-bas ed  me t hod s .   A seen  f rom   Ta ble   3,  t he   R M S of  S IR M-ELM  a re  b et t e w h e n   c om par e  w i t h   O S - E L M  [ 2 1 ] ,  S V M  [ 2 1 ]  a n d   ELM  [ 1].   Note  t hat  S I RM-ELM  p er fo rm   b etter  than  O S - ELM  f or  A bal one  d a t as e t   a it  has  o n l y   o n e   para me ters  a s c o mpa r ed  t O S - ELM   t hat ha th r e e   par a m e ters.       Table  3.  R MS E of  S IRM-ELM,  ELM [ 1] SV M [2 1 ]  and O S -ELM  [ 2 1 A l gorithm   A b a l on e   Ba ll oon  Strike   S pa ce - g a   RM S E   R MS E   RMS E   R M S E   S I R M - E LM  0 . 07598   0 . 0443 2   0. 2656   0 . 0359 1   O S -E L M   [ 21]   0 . 0771  -   S V M   [21]   0 . 0764  0. 059   0 . 2282   0 . 0648   EL [1]  0. 0761  0. 0553   0 . 2985   0 . 0624       4.   NO x  EMIS S IO N   OF POWE R   G E N ERATIO PL A N T   Ni t r og en   o cc urred   n a tu ra lly   i t h at mo sph e re   a an   i na c t iv e   g a s.  I n   add i ti on ou a t mo sph e re   c o nt ai ns  j u s t   a b out   7 8 %   N 2   by  v o l u m e   i the  a i r .   T he   N O x   w as  r e f er ri ng  to  n i t ro ge oxi de but  m os tly   inc l ude   n i t r oge mo n o x i de,   al so  i de nt ifie a s   n i t ric  o x i d e,   N O   as  w e ll  as   n i t ro ge di o x ide ,   N O 2 Ther wer e   als o   o ther i n   t he   f am i l l i ke   l au g h i n ga (kn o w n   a n i t r ous  o xi de,  N 2 O ) nit r o g e n   p e n to xi de  ( N 2 O 5 and  ni t r oge n tetr ox ide  (N 2 O 4 ).  Th p r esen c e   o f   NO x   i the   atm o sphe re  p ose d   d ire c t   a n d   i nd ire c e f fe cts  o n   h um an   h ea lt h   an ec osystem s i.e.   a nima l s   a n d   p lan t s,  i t h en vir onm en t.  N O x   r e a c t e d   w i t h   co mp on en ts  s uch   as  w at er,  o x y g en  and   o t he c h e m i c als  t o   f orm   smog  a n ac i d ic   p o l l u tan t w h ic le ad to   t he  f orm a ti o n   of  a c i ra in.   In  t urn,   ac i d   r ai n,  toge t h er  w it dry de posi t i o n  an d   c l o u d , m ay  c a u se  da ma ges a nd deter i or a tio to  c a r s a nd bu i l d i ngs.    NO x   i ma inl y   r elea se d   duri n g   com b ust i o n   proc es of  f o ssi l   fue l l ike   coa l ,   oi an nat u ra ga s.  Ac co rd ing   to   E u r op e a Envi ro n m e n t   Ag ency   ( EEA)  t e chn i cal   r e p o r t   ( 19 90   -   201 3 ) 2 1 %   o t h NO x  g a s   e m i s sio n i n   E u r op e a n   U ni on   w e r e   f r o m   t he   e n e rgy  p r odu ct io an d   d is tr ibut i on,  w h i c h   w a s   a ppr o x im atel y   1 , 6 0 0   ki l o t onne   [ 23 24 ].  H o w ev e r t h g r owt h   o po wer  g e n e rat i on   i ndu st ri e s   w a s   e xp ec t e d   to   b e   i n cre a s i ng   by 18. 7 g i gaw a t t ( G W) in  t h e com i ng yea r s ,  201 - 20 1 8 , due t o   p ri c e   and   a v ail a bil i t y   of   n a t u r al   g as.  He n c e,  pred ic ti on o f  N O x   e m i ssi on is  v i t a l  to  t h e   p o w er  gene r atio n   sec t or a nd i t  shal l   n o t be   t ake n   lig ht l y I n   c a s o f   a pp lica t i on,  t he   N O e m i ssi on   o an   o p e n   c y cl g a t u rbin e   in  a   p o w er  g en e r at io n   pl a nt   (loca t e d   i P o rt  D i c ks on,  M a l ay si a )   h as  b e e inve s t i g at ed  [ 2 5 ] .   T h e   o b j ect i v was  t o   d ev e l op   a   n eu ra netw ork  m o de l   f o r   pre d i c t i o n   o f   N O e m i s s i o n .   T h e r e  a r e  1 5 0  i n p u t   a t t r i b u t e s   t a k e n  f r o m   t h e   p a r a m e t ers  o f   the   p o w e ge n e rati on   p la nt   s uc h   a s   t he  l oad i n g   o the   g a t u rb i n e tem p era t u r e,   p re ssur e   a nd   e t c .   The   ta rgete d   ou tpu t   i the   q u an t ity  o N O x  ( in   p pm)   emissi o n   f rom   the  ga s turb ine.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  11,  N o.  1 , Ma r  202 :    359    36 36 4 A   tota o f   3 ,4 05  data  s am p l e s   h ave   be en  c olle c t e d   f or  t r a in ing  a nd  t e s t i ng  o f   S IRM-E L M.  O ut   o 3,40 da ta  s a m ple s ,   2, 2 70  w e re   u sed   f o trai nin g   w h i le  t he  r em aini ng   1 , 1 3 5   w ere  us ed  f o r   t e s t i n g .   T he  num b e of  m e m b ersh ip   f uncti on   o f   an  i np ut   a tt rib u t e   w as   t e ste d   f or  1 or   3 ,   (i. e .,   j   =   1 ,   2,   3 an the   r e sul t are   s how n     in Ta b le  4.   Base o n   t he   r e s u lts  on  t h T a ble   4,  t he  j i a and   j i b w a r e  i n   d e f a u l t   s e t t i n g   ( i n   S t e p  1 ) .  A f t e r  s e t  t h e   numbe of  m em bershi fu nct i on  of  a i n pu t   att r i b u t a s   1 ,   in  o r de to  g e t   t he  l ow est  ro o t   m ea squa re er ror  (RMSE),   t h e   j i a  a n d j i b nee d   t be   t u n ed   i n   d i ffe re nt   r a nges.  T he   c om ple t e   tun i ng   r esu l t s  a r e  r e c o r d e d   i n   Table  5 Th e   be st  RM S E i n  Ta b l e  5  is 0 . 0 286 47     Ta b l e   4.  Resu lts  f or  N O x  E mission  o f  S IRM-ELM us i ng d i ffe r ence s of  n u m be r of  me mb e r s h i p   f un c t i o n .   N u m b e r   o f   m e mbe r ship  f unc ti on of   a n   i nput a tt r i but RM SE   0. 0303 58   0. 0564 54   0. 8051 05       Ta bl e 5 .  R esul ts fo r  NO x  Em i ssi on o f  S IRM-E L M   us ing  d i f f ere n t ra n g es o w e ig hts.   Ran g RM S E   j i a   j i b   -1 to + 1   -1   t o   + 1   0. 0303 58   -2 to 2   -1   t o   + 1   0. 0325 02   to  + 1   -1   t o   + 1   0. 0317 03   -1 to 0   -1   t o   + 1   0. 0311 73   -1 to + 1   to  + 1   0. 0338 23   -1 to + 1   -1  t 0. 0332 94   -1 to + 1   0. to  + 1   0. 0310 32   -1 to + 1   0. 0. 0286 47       I n   t h e  e x p e r i m e n t   o f  u s i n g   E L M ,  2 / 3  o f   t h e   d a t a  s a m p l e s  w e r e   u t il i zed  f or   t ra in in w h ile  t he  rem a ini n g   1 / 3 w e re   u t iliz e d   t o veri fy   t he   m os s u i t a b le  n u m ber   of  n e u r ons of t h e   pa re n t   E LM   ( i.e . ,   L t h ro ugh  va l i da ti on  p r oc ess.  F or  s igm o id  a c t i v a t i o n   fu nc ti o n   o ELM,   t rai n in an va li dat i on  proc esse s t art  b y   set tin L  =  5 0 un i t s an d the n  incr ease d   b y a n   i ncr e m e nt of 50 uni ts. A s   a n  exa mple , Tab l 6 sh ow t h e t e stin proce s se ba se o n   s i g mo id  a cti v a t ion  func ti on.  B ase d   on  t h re sults  o R M S E   i F i gur e   5,  t he   b e s t   R M S E   i 0 . 0 270 86 Usin th e   resu lt   i n   F i gu re   5   t o   comp a r wi t h   T a b l e   5 ,  t h e  R M S E   o f   E L M   i s   l o w e r   t h a n  R M S E   o f   S I RM-ELM  d ue  to the   com p le xi ty  o f h i dde neur ons i EL M .           F i gur e 5.  RMS o f  N O x  em i ssion  for  ELM .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       An   ELM-b a s e d  si ng l e  inp u t   rul e  mo du l e   and  i t s   a ppl i c at ion  i n  powe r  g e n e ra ti o n   (Ch ong   T a k   Y a w)  36 5 4.   CONCL U S ION  I n   e ssence ,   t his  pa per  pre s e n t e fram e w o r k   o Ex t r em Lea r ni n g   M ach in e   with   S i ngl In put   R ul Mo du le whic h   was  deem ed   a   s i g n i fica n t   i nn o v at i on  i n   E LM  i de o l o gy  ( here  a fter   d enoted  a S I RM - ELM) .   A d o p t i ng S i n g l e   I npu t Ru le Mod u l e i n  t he  ELM   h i d d e n la ye r c a n b e a   g o od a l t e rnat i v e to t he c omm o n l y use d   ac t i va t i o n   f u n c t i o n,  i .e. ,   S i g m o id  ( S i gA c t ) .   S I R M-EL has  bee n   t e st e d   w i t h   s ig moid   a c tiv at ion   fun c ti o n ut iliz i n be nc hm ar regre ssi o n   d a t a s e t s,   i nc l u sive   o A b al one,   B a l l oo n,  S trike   a n d   S p ace -ga.   T h e   expe r i me n t a l   r esu lts  d em ons tr ated  t ha o u pro pose d   m od e l   w as  m ore   super i or  c om pa re to  O S - ELM  [ 21 ] ,   S V [21]  a n d   ELM  [ 1],   as  s how in  T ab le   2 .   A s   f or   r ea l   w o rld  a p plica tio n,   t he  i m p le me nt a t i o of  S I R M- ELM in the   pre d i c tio n of  N O em i t ted in  po w er   g ene r ati o n   pla n t w i t h  low  RM S su g g es ted pro p o sed   met h od  is  a p p l i ca ble  i n  power  gene r at io n.      ACKNOW LEDG E MEN T Th is  w or w a su p por ted   b y   U n i ver s i t i   T e naga   N asi o na (J5 100 5 0 6 84)  a n d   X i a me U n i v ersi ty   Ma lays ia ( IECE/00 0 1 ).      REFE RENCES    [1]   G.  B Hu a n g,   Q .Y.  Zh and   C.  K Siew "E x t reme  l earn i ng   m ach in e a   new   l earni ng  sch e m e   o f e edf o rward  neu r al  net w ork s , "   IEEE  In ter nati onal Joi n t  Co nfer ence  on  Neur al  Net w o r ks   (IJ CNN200 4),   vo l.   2 ,   Bu d a pes t ,   Hu ng a r y ,   pp .   9 85-9 9 0 ,   J u l   2 0 04.   [2]   K.  S Y a and   H.J.  Y ap " D ail y   m axi m u m   l o a f o recas ti ng  of   c ons ecut i v e   n ati o n a ho li days   u sin g   O S E LM -bas ed  mu l t i- a g e n ts   s y s t e w i th   a ve r a g e   s t r a t e g y , "   Ne ur oc ompu tin g , vo l .   81 , pp .  1 08 -1 12 ,   2 0 1 2 .   [3]   G.   H uang ,   G.   B Hu ang ,   S .   S o ng  an K.   Y ou ,   "Tren d s   i n   e xt rem e   l earnin g   m achi n e:   A   r ev iew , "   Neur al  Net w or k s vo l.  61,   p p .   3 2-48,   2 01 5.  [4]   M .   V Hees wijk  a nd  Y.  M i c he,  "Bin ary/ ternary   ext r em e   learni ng   m achin e,"  Neur ocom p u t i n g ,   vo l.   149,   pp .   1 87-1 9 7 ,   2 0 1 5.   [5]   Y.   I m a m v erdi ye v   an L.  S uk ho stst,   "An o m a ly   d etect io in  n etwo rk   t raffic  usin ext r em learn i ng  m ach in e,"   IE E E   10 th  Int e rn a tional  Co nf erence  on  Ap plica t i o of  In formation  a nd  Com m u n ica t i o n  T echn o l ogi es ( A ICT) ,   pp .   1 4-16 2 0 1 6 [6]   G.  B H u ang ,   H .   Z h o u X.  D in g,   a n d   R Zh ang ,   " E x t r eme  l earnin g   m achi n f o reg r es si on   a n d   m ul ti c l as s   clas sificati o n " I E EE  Tran sa c tio ns  o n  Sy ste ms, M a n, an d Cy be rn e t ic s, Pa rt  B ( C y b e r ne t i c s ) vo l.   4 2,   n o .   2 ,     pp .   5 13-5 2 9 ,   2 0 1 2.   [7]   G .   H u a n g ,  Z .   B a i ,  L .   K a s u n ,  a n d  C .   V o n g ,  " L o c a l   r e c e p t i v e   b a s e d  extrem e   l earni ng   m achi n e",  IE EE Com put atio na Int e ll igen ce M a g a z in e,  v o l.   1 0 ,   no.   2 201 5.   [8]   J.  T ang ,   C Den g and   G.-B.  H u ang ,   " Ext r em learni ng   m ach in e   f o multil a yer  percep tron , "   I E EE  transactions   on  n e ural ne two r k s   an d le arn i ng   sy s t e ms,  vol.  27 no.   4 p p 8 0 9 - 82 1,  2 01 6.  [9]   M . V .   H eeswijk Y.  M i c he,  E.  O ja   a n d   A Len d asse,  "GP U -accel erat ed  a n d   p aral leli zed  E L M   e nsem b l es  f o r   l arge- scal e regress i o n ,"  Ne uroc ompu ti ng ,  vo l .   74 ,   no . 1 6, pp .  24 3 0 - 24 3 7 , 20 1 1 .   [10]   C.D.   L i ,   L . J . L Gao ,   J . Q Yi   a nd   G .Q.  Zh ang ,   " Analy s is  a nd   d esi gn   o f   f u nctionall wei ghted  s i ngle-i n p u t-ru le - m o d u les con n ect ed f u zzy i n f erence s y s t ems , "   IEEE   Trans. on  F u zzy System s ,   vol.  26,   n o .   1 pp 5 6 -7 1,   2 01 8.  [11]   N.  Y u b azak i,  J Yi   a n d   K H i rota,  " S IRM s   ( S i n g l e   I np ut  R ule  Mod ules co nn ec t e f u zzy   i n f erenc e   m odel , J. Ad v .   Comput. Intell.   I n telli gent Inf. ,   v o l.   1 ,   pp . 2 3-3 0 ,   1 99 7.  [12]   J.  Y i,  N Yub azaki   an K.  H iro t a,  " pro p o s al   o f   S I RM dyn amica l l co nnect ed  f uzzy   i n f eren ce  m o del  f o plu r al  input   f u zzy contr ol, "   Fu zz y  Se ts  S y st .,   vol.  125 pp.   7 9 - 9 2 ,   2 0 0 2 .   [13]   J.  Y i,  N Yubazaki   and  K .   H irot a,   " Anti - swing  a nd  p os itioning  c o n tro l   o o v erhead  t rav e lin cr ane, "   Inf .  Sci .,    vo l.  155 p p 19 -42,   2 0 0 2 .   [14]   J.  Y i ,   N Yu bazaki   an K.  H i r ot a ,   " S t ab il ization   co nt rol  o f   s er i e ty pe  dou bl i n v e rt ed  p en du lum   syst ems  u s i n g   t h e   S I RMs d ynami call y  co nnect ed fu zzy i nf eren c e   m odel , Artif . In tell.  Eng ., v ol . 1 5 ,  p p.  29 7 - 30 8,   2 0 0 1 [15]   J.  Y i,   N Yub azaki   and   K.  H iro t a,  " Up sw in an s t abili zati on  co nt rol   o f   i nv erte pend ul um   s ystem   bas e o n   t he   S I RMs d ynami call y  co nnect ed fu zzy i nf eren c e   m odel , F u zz y  Se t s  S y st .,   v o l 1 2 2,   p p .   1 39-1 5 2 , 2 00 1.   [16]   J.  Y i,  N Yu ba zak an K .   H iro t a,  " A   new   fuzzy   c on tro ller  f o s tab i lizati on  of   p arall e l-t ype   d o ubl i nverte d   pen d u l um   s ystem , Fu zz y  Se ts   S y st . ,   v o l .   12 6,  pp . 10 5 -1 19 ,   20 02 .   [17]   H.  S eki   and   M .   M uzu m oto,  " S I RM con n ected   f u zzy  i n f eren ce  m e th o a d op ting   e mph a si a n su pp re ssion , "   F u zzy   Set s  a nd Sys t em,   v o l .   21 5 ,   p p .   112-1 26,   2 0 0 3 .   [18]   C.  D L i L.  W a n g ,   G .   Q.  Z h a ng H.  D W a n g   a n d   F Sh ang ,   " Fu n c t io nal   t y p e   s ingle  in put  r ul mo du les  con n ect ed   neu r al  f u zzy  s y s tem  f o w i nd  sp eed  p redi ction, "   IEEE/CAA Jo ur nal  of A u t o m a ti ca  S i nica vo l .   4 n o .   4 ,     pp .   7 51-7 6 2 ,   2 0 1 7.   [19]   H.  M iy ajim a,  K K i s h i d a,  N S h igei   a n d   H Miyaj i m a "Learni ng   a l gorith ms  f or  f uzzy  i n f erence  sys t ems   co mp os e d   of   d ou b l an s i n g le  i np u t   r u l mo du les, Wo rl d Ac ad e m y  of S c ie n c e ,  En gine e r in g  an d Te c h n o l o g y  Inte rna tion a l   Jou r n a o f  Co m p ut er a nd Inf o r m a t i o n   Engin eeri n g , v o l . 1 0,  n o.  3,   p p .   1 ,   20 16 .   [20]   H.  M i y a j im a,  N S h i g ei  a n d   H M i y a jima,   " S I RM f u zzy  i n f erence   m o d e w i t h   linear  t rans form ati o n   of   i n put  vari ables   and   un ivers a app r ox im atio n,"  In :   R o jas  I.,  Jo y a   G .,  Catal a   A (eds)  Ad van ces in Com p u t atio nal  Int e ll igen ce. IW ANN 20 15.  L ectu r No tes in Co m p u t er  Sc i e nce , 90 9 4 . Spr ing e r,   C ham, 2 01 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J   P o w   E l e c   &   D r i   S yst   V o l.   11,   N o.   1 ,   Mar   202   359  –  36 36 6 [21]   T .   Y o s him u ra,  "Di r ect  a d a pt ive fuzzy   b ack step pi ng   c on tro l   f o r   u ncertai n   d is crete  tim n o n l i n ear  s ys tem   u s i ng no is y   m eas urem ent s ,"  In tern atio nal Jour nal o f  S y st e m Scien c e ,   v ol.   48,   n o.  4 201 7.   [22]   N . Y .   L iang   a nd  G. B.  H uan g "A  f ast   an accurate  o nli n seq u en ti al   l earni ng   a l gorithm   fo feed f o rw ard  net w ork s , "   IE EE T r a n s.  on  Neur al  Networks ,   vol.   1 7 ,   n o .   6 pp.   1 4 11-1 4 2 3 2 0 06.   [23]   OECD ,   I E A. " En erg y   an d a i r  poll u tion :  wo r l d ener gy o u t l o o s p ecia l  repo rt ,"  2 01 6.  [24]   A s m e las h ,   a n H e no Birh anu .   " P h asi n g   ou fos s il  f u el  s ub s i d i es  i n   t h e   G 2 0 :  P r o g r e s s ,  c h a l l e n g e s ,  a n d  w a y s   for w a r d , "   T h in Pi ece.  Gen eva: In ter natio nal Centr e   fo r T r ad e  and S u sta i n able Deve l o p m en ( I CTS D ) , 20 1 7 .   [25]   I.B.   S ai fu l,  C .P C h en   a n d   S .K.  T i o n g ,   " Predic t i on   o NO x   u si ng  supp ort   vect or  m ach in f o gas   t u rbi n emissio n   a p u t r ajaya  pow er st a ti on ,"  Jou r nal  of Ad vanced  Science a n d  En gi ne er ing   R e s e ar ch , v o l .   4,  no .   1 ,   pp 3 7 -4 6, 2 01 4 .       BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS       Cho ng  T a Y a w a b o rn  i Ku al Lu m pur  on  F e b r uary   2 1 ,   1984 .   He   r ecei ved   hi Bachel ors  deg r ee   f ro U n i v ersiti   T enag Nas i on al  ( U N ITE N ),  M alay si wit h   H ono rs  i El ectri cal  a nd  El ec t r onics   E n g i n eerin in  2 0 0 8 .   H recei ved   hi M a ster  d egree  f r om  U ni versiti  Tenaga  Nas i on al  ( U N ITEN),  M alaysia  wit h   H on ors  in   E l ectrical   a nd   E l ect ron i c s   E n g in e e r in in  2 01 2.   P r evio usly   h i s   w ork i ng   a P r o j ect   E ngin eer  i n   th En e r g y   b u s i n e ss   a nd  Techn o l ogy   C ent r e   (EBT E C of   U n i versiti  Tenaga  N asi o nal  (UNI TEN)  since  Januar 20 09  t ill  2010.   In  t he  y ear  of  20 11  t i l l   2 0 1 2 ,   h wo rked   a s   an   e ng in eer  i W i n t rad  Ind u s t i r es   ( s wi tc hb oa rd   m a n ufa c t u r e r).  H e   ju st   c o m p l eted  h is   P hD  i 201 i n   E lectri cal  E n g ineeri n g .   H is  r es ea rch   in terest i n cl ude  n eural  net w ork s su pport  vecto r  m achi n es   a nd   e xt reme  l earni ng   m achi n e.         S h en  Y uo ng   W on receiv e h e Bach el or  D eg ree  and  M . S c o f   E lect rical   a n d   E lectro n i c   Engineering  w i t h   f i r st   c lass  hono rs  f ro Universiti  T e naga  N asi o n a l ,  M a l a y s i a   i n  2 0 1 0 ,  a n d   2 0 1 2   re sp e c t iv e l y .   S he   r e c e i v e he Ph d e g r ee   i En gine e r in f rom   th s a me  uni vers it in   20 15.   H er  r esearch   i nt erests  i n c lu de  a pp li cati on  o f   a rtif ic ial   intel l i g ence,   p att e rn  r ecog n i t i o n ,   f u zzy  l o g i c   a n d   E x t re m e   L earni ng   M achi n es.   Curren t l y   s he  i an  A s s i stan P r of ess o a t   Dep a rt m e nt of Elect rical  and El ect ron i cs  En g i n eeri ng, X i a m e n U n i v ersity  M alay sia, M alay si a.          Keem   S iah   Yap   receiv e d   hi B.   E n g   ( Electri cal)  (Ho n s . and   M . S c   ( E l ectri cal  E ngineeri n g )   deg r ee   b o t h   f r om   U n i vers iti  T e kn ol ogi   M al aysia  i n   199 and   20 00   r esp ecti v el y.  I y ear  2 010 h e   received   P h i n   E lectro ni cs  E n g i n eerin f r o m   U ni versiti   S a in M alay sia.  H is   r e s earch  i nt e r es ts  in clud th eory  a n d   a p p li cati o n s   o f   art i fi cial  i nt e l l i g e n ce.  C ur ren t ly,  h e   i P r of esso at  C olleg e   of  E ngin e eri n g ,  U niv e rsi t i   Ten a ga  N asi onal,  M al aysi a.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.