• Title/Summary/Keyword: 동시최적설계

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System Decomposition Techniques in Multidisciplinary Design Optimization Problems Using Genetic Algorithms and Neural Networks (유전알고리즘 및 신경회로망을 이용한 다분야통합최적설계문제의 시스템분리기법 연구)

  • 김우석;이종수
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.4
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    • pp.619-627
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    • 1999
  • 다분야 통합 시스템의 설계문제는 다량의 설계변수와 구속조건으로 구성되며 다수의 공학적 현상으로 연관되어 있다. 다분야 통합 최적설계 문제를 효과적으로 다루기 위해서는 다양한 해석분야의 공학적 설계원리를 동시에 고려하여 균형 있고 유기적인 방법으로 최적의 설계를 결정하는 체계적인 설계자동화기술이 요구된다. 다분야 통합 설계문제를 위한 효율적인 설계방법론으로 분리기반 최적화 기법이 적용되는데 이 방법은 한 단위의 대규모 설계문제를 여러 개의 하부시스템으로 분리하여 독립적으로 최적화를 수행하고 각 하부 시스템으로부터의 설계해 사이의 중재 및 통합화를 거쳐 최종적으로 수렴된 최적설계를 찾는 방법이다. 본 논문에서는 분리기반 최적화기법을 다분야 통합최적 설계문제에 적용하는데 필요한 시스템분리기법을 유전알고리즘 및 다층 역전 파 신경회로망을 이용하여 정립하였다. 시스템분리기법을 검증하기 위해 최근 미국 Boeing사에서 개발중인 고속 민간항공기인 HSCT의 시뮬레이션기반 설계문제를 이용하였다. 대규모 설계시스템의 분리결과는 전체 설계문제의 특성을 파악하기 위한 자료로 활용되며 향후, 분리기반 최적화과정에서 최종적으로 통합된 최적설계를 탐색하는데 필요한 기반구조를 제공한다.

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Multi-Objective Optimization for Orthotrpic Steel Deck Bridges (강상판교의 다목적 최적설계)

  • Cho, Hyo Nam;Chung, Jee Seung;Min, Dae Hong
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.14 no.3
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    • pp.395-402
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    • 2002
  • This study proposed a muti-objective optimum design method for rational optimizing of orthotropic steel deck bridges. This multi-objective optimum design method was found to be effective in optimizing multi-objective problems, considering cost and deflection functions. It may ve difficult to optimize orthotropic steel deck bridges using a conventional optimization, since the bridges have several parts and show complex structural behaviors. Therefore, the Pareto curve can be obtained by performing the multi-objective optimization for real orthotropic steel deck bridges, using the multi-level technique with excellent efficiency. A reasonable and economical design can be attained using the Parato curve in the cost and deflection functions of the bridge. Thus, more reasonable design values can be determined based on a comparison with those using a conventional design procedure.

System Reliability-Based Design Optimization Using Performance Measure Approach (성능치 접근법을 이용한 시스템 신뢰도 기반 최적설계)

  • Kang, Soo-Chang;Koh, Hyun-Moo
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.30 no.3A
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    • pp.193-200
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    • 2010
  • Structural design requires simultaneously to ensure safety by considering quantitatively uncertainties in the applied loadings, material properties and fabrication error and to maximize economical efficiency. As a solution, system reliability-based design optimization (SRBDO), which takes into consideration both uncertainties and economical efficiency, has been extensively researched and numerous attempts have been done to apply it to structural design. Contrary to conventional deterministic optimization, SRBDO involves the evaluation of component and system probabilistic constraints. However, because of the complicated algorithm for calculating component reliability indices and system reliability, excessive computational time is required when the large-scale finite element analysis is involved in evaluating the probabilistic constraints. Accordingly, an algorithm for SRBDO exhibiting improved stability and efficiency needs to be developed for the large-scale problems. In this study, a more stable and efficient SRBDO based on the performance measure approach (PMA) is developed. PMA shows good performance when it is applied to reliability-based design optimization (RBDO) which has only component probabilistic constraints. However, PMA could not be applied to SRBDO because PMA only calculates the probabilistic performance measure for limit state functions and does not evaluate the reliability indices. In order to overcome these difficulties, the decoupled algorithm is proposed where RBDO based on PMA is sequentially performed with updated target component reliability indices until the calculated system reliability index approaches the target system reliability index. Through a mathematical problem and ten-bar truss problem, the proposed method shows better convergence and efficiency than other approaches.

Thermal Sensor Allocation and Placement Algorithm on FPGA Based Design (FPGA 기반 설계의 온도 센서 최적 배치 알고리즘)

  • Hyeon, Cheol-Hwan;Nam, Hyoung-Wook;Kim, Yong-Ju;Kim, Tae-Whan
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • 2008.06b
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    • pp.292-297
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    • 2008
  • 본 논문은 FPGA 기반 설계에서 주변보다 급격한 온도 변화를 보이는 hotspot들을 탐지하기 위한 열 감지 센서 수를 정하고, 센서의 놓여야 할 배치 장소를 결정하는 알고리즘을 제안한다. 열 감지 센서로는 동적으로 설계가 가능한 ring oscillator 센서 기술을 사용한다는 가정 하에, 센서의 사용 개수를 최소화함과 동시에 최적의 센서 배치 위치 찾는다. 기존의 연구의 단점은 센서가 감지하는 영역 범위를 적당한 크기의 정사각형으로 간주하였기에, 실제 원형의 관측 범위를 보이는 센서 감지 영역의 현실을 올바로 반영하지 못하였으며, 또한 잘 알려진 회로 분할(partition) 기법에 의존한 휴리스틱으로 최적의 결과를 보장하지는 못하였다. 이와는 달리 본 연구에서는 센서의 관측 범위를 원형으로 할 수도 있게 함과 동시에 최적의 해를 보장하는 센서 할당 및 배치 알고리즘을 제안한다. 구체적으로 본 제안 알고즘에서는 소위 “Candidate Coloring 기법”을 통해 센서가 놓여야 할 모든 후보 영역을 표시하며, “Candidate Filtering 기법”을 통해 불필요한 후보 영역들을 완전히 삭제하여 탐색 공간을 줄이게 되며 (해의 최적 해는 항상 유지 되도록 하면서), 마지막으로 Branch-and-Bound 알고리즘을 적용해 최적의 센서 할당 및 배치 결과를 찾아내었다.

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The System Shape and Size Discrete Optimum Design of Space Trusses using Genetic Algorithms (Genetic Algorithms에 의한 입체트러스의 시스템 형상 및 단면 이산화 최적설계)

  • Park, Choon Wook;Kim, Myung Sun;Kang, Moon Myung
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.13 no.5
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    • pp.577-586
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    • 2001
  • The objective of this study is the development of sizing and system shape discrete optime design algorithm which is based on the genetic algorithms (GAs). The algorithm can perform both size and shape optimum designs of space trusses. The developed algorithm was implemented in a computer program. The algorithm is known to be very efficient for the discrete optimization The genetic process selects the next design points based on the survivability of the current design points The evolutionary process evaluates the survivability of the design points selected from the genetic process in the genetic process of the simple genetic algorithms there are three basic operators : reproduction cross-over and mutation operators. The efficiency and validity of the developed discrete optimum design algorithm was verified by applying the algorithm to optimum design examples.

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Optimization of the Operating Stiffness of a Two-Axis Parallel Robot (2축 병렬로봇의 작동강성 최적설계)

  • Lee, Jae-Wook;Jang, Jin-Seok;Lee, Sang-Kon;Jeong, Myeong-Sik;Cho, Yong-Jae;Kim, Kun-Woo;Yoo, Wan-Suk
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.39 no.6
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    • pp.561-566
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    • 2015
  • In this paper, the operating stiffness of a parallel robot used to handle heavy packages is optimized. Because the studied model, called a "pick and place robot," is applied for packaging logistics, it is important for the robot to be lightweight so that it may respond rapidly and have high stiffness to allow sufficient operating precision. However, these two requirements of low weight and high stiffness are mutually exclusive. Thus, the dynamic characteristics of the robot are analyzed through multibody dynamics analysis, and topology optimization is conducted to achieve this exclusive performance. Lastly, the reliability of the topology optimization is verified by applying the optimized design to the parallel robot.

Optimization of encased composite columns considering $CO_2$ emission ($CO_2$ 배출량을 고려한 매입형 합성기둥의 최적설계)

  • Jeon, Ji-Hye;Choi, Se-Woon;Park, Hyo-Seon
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2011.04a
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    • pp.706-709
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    • 2011
  • 최근 환경오염 문제에 대한 관심이 고조되며 건설분야를 비롯한 각 산업분야에서는 $CO_2$저감 대책에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 건설분야에서의 기존 연구는 대부분 시공 후 사용 및 유지관리 단계에 집중되어 있으며, 설계단계에서 구조재료 및 비구조 재료의 적절한 사용에 관련한 연구는 초기단계이다. 그러므로 본 연구에서는 초고층건물 구조설계에서 사용되는 매입형 합성기둥 부재의 구조비용과 $CO_2$발생량을 동시에 최소화할 수 있는 다목적 최적설계기법을 제안하였다. 알고리즘의 검증을 위해 35층 건물의 기둥 설계에 적용하였으며, 적용결과 초기설계안보다 경제적이며 친환경적인 최적 설계안을 제시할 수 있음을 확인하였다.

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서지탱크의 최적설계

  • 지상현;김민수
    • Journal of the KSME
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    • v.31 no.1
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    • pp.34-42
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    • 1991
  • 복잡한 형상의 서지 탱크를 CAEDS의 GEOMOD를 이용하여 내부의 리보까지 포함한 용기를 모델링하였으며, 설계 부피를 검사하고 GEOMOD와 GFEM 사이의 직접 데이터 교환을 통하여 구조 해석에 필요한 유한요소를 만들었다. 유한요소법에 최적화 이론을 적용하여 서지탱크의 두께 변화에 따른 응력의 설계 민감도를 구하였으며, 민감도를 근거로 보강 위치 및 국부적인 용기의 두께를 결정하였다. 유한요소법 프로그램(IFES, GFEM)과 솔리드 모델러(GEOMOD), 그리고 최적화 기법(IFES-Optimization)을 모두 통합하여, 최적 설계를 수행함으로써 반복되는 실험에 의한 시간과 경비를 줄임과 동시에 신뢰성 있는 설계방법 및 방향을 제시하였다.

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Shape & Topology Optimum Design of Truss Structures Using Genetic Algorithms (유전자 알고리즘에 의한 트러스의 형상 및 위상최적실계)

  • Park, Choon Wook;Youh, Baeg Yuh;Kang, Moon Myung
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.13 no.6
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    • pp.673-681
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    • 2001
  • The objective of this study is the development of size, shape and topology discrete optimum design algorithm which is based on the genetic algorithm. The algorithm can perform both shape and topology optimum designs of trusses. The developed algorithm was implemented in a computer program. For the optimum design, the objective function is the weight of trusses and the constraints are stress and displacement. The basic search method for the optimum design is the genetic algorithm. The algorithm is known to be very efficient for the discrete optimization. The genetic algorithm consists of genetic process and evolutionary process. The genetic process selects the next design points based on the survivability of the design points selected form the genetic process. The evolutionary process evaluates the survivability of the design points. The evolutionary process evaluates the survivability of the design points selected form the genetic process. The efficiency and validity of the developed size, shape and topology discrete optimum design algorithm was verified by applying the algorithm to optimum design examples.

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Optimal Design of a Hybrid Structural Control System using a Self-Adaptive Harmony Search Algorithm (자가적응 화음탐색 알고리즘을 이용한 복합형 최적 구조제어 시스템 설계)

  • Park, Wonsuk
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.31 no.6
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    • pp.301-308
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    • 2018
  • This paper presents an optimal design method of a hybrid structural control system considering multi-hazard. Unlike a typical structural control system in which one system is designed for one specific type of hazard, a simultaneous optimal design method for both active and passive control systems is proposed for the mitigation of seismic and wind induced vibration responses of structures. As a numerical example, an optimal design problem is illustrated for a hybrid mass damper(HMD) and 30 viscous dampers which are installed on a 30 story building structure. In order to solve the optimization problem, a self-adaptive Harmony Search(HS) algorithm is adopted. Harmony Search algorithm is one of the meta-heuristic evolutionary methods for the global optimization, which mimics the human player's tuning process of musical instruments. A self-adaptive, dynamic parameter adjustment algorithm is also utilized for the purpose of broad search and fast convergence. The optimization results shows that the performance and effectiveness of the proposed system is superior with respect to a reference hybrid system in which the active and passive systems are independently optimized.