論文の概要: The Benefit of Noise-Injection for Dynamic Gray-Box Model Creation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.01517v1
- Date: Mon, 2 Oct 2023 18:10:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-04 19:26:49.595378
- Title: The Benefit of Noise-Injection for Dynamic Gray-Box Model Creation
- Title(参考訳): 動的グレーボックスモデル作成におけるノイズ注入の利点
- Authors: Mohamed Kandil, J.J. McArthur
- Abstract要約: モデル非線形性、非モデル力学、局所ミニマといった課題は、グレーボックスの生成に不確実性をもたらす。
本稿では,トレーニングデータセットにノイズを注入することで,これらの不確実性に対処する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.9208007322096533
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Gray-box models offer significant benefit over black-box approaches for
equipment emulator development for equipment since their integration of physics
provides more confidence in the model outside of the training domain. However,
challenges such as model nonlinearity, unmodeled dynamics, and local minima
introduce uncertainties into grey-box creation that contemporary approaches
have failed to overcome, leading to their under-performance compared with
black-box models. This paper seeks to address these uncertainties by injecting
noise into the training dataset. This noise injection enriches the dataset and
provides a measure of robustness against such uncertainties. A dynamic model
for a water-to-water heat exchanger has been used as a demonstration case for
this approach and tested using a pair of real devices with live data streaming.
Compared to the unprocessed signal data, the application of noise injection
resulted in a significant reduction in modeling error (root mean square error),
decreasing from 0.68 to 0.27{\deg}C. This improvement amounts to a 60%
enhancement when assessed on the training set, and improvements of 50% and 45%
when validated against the test and validation sets, respectively.
- Abstract(参考訳): グレーボックスモデルは、トレーニング領域外のモデルに対する信頼性を高めるため、機器のための機器エミュレータ開発のためのブラックボックスアプローチよりも大きな利益をもたらす。
しかし、モデル非線形性、非モデルダイナミクス、局所ミニマといった課題は、現代のアプローチが克服できなかったグレイボックスの生成に不確実性をもたらし、ブラックボックスモデルに比べて性能が低くなる。
本稿では,トレーニングデータセットにノイズを注入することで,これらの不確実性に対処する。
このノイズ注入はデータセットを豊かにし、そのような不確実性に対する堅牢性の尺度を提供する。
水対水熱交換器の動的モデルがこのアプローチの実証ケースとして使われ、実データストリーミングを備えた2つの実デバイスを用いてテストされている。
非処理信号データと比較すると、ノイズインジェクションの適用によりモデリングエラー(根平均二乗誤差)が大幅に減少し、0.68から0.27{\deg}cに減少した。
この改善は、トレーニングセットで評価すると60%向上し、テストセットと検証セットに対して検証した場合、それぞれ50%と45%の改善となる。
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