이 연구에서는 기존 선형 상대운동방정식에 차등중력, 주위성의 이심율, J2 섭동 등의 비선형항을 추가하여 보다 정확한 상대운동방정식을 만든 후 섭동이론을 적용하여 위성편대 연료최적화 재배치 문제에 대한 근사 해석해를 구하고자 한다. 먼저, 비선형 섭동항을 테일러 급수를 이용하여 2차항까지 전개한 후, 이를 기존 선형상대운동방정식에 추가하여 새로운 비선형 상대운동방정식을 만든다. 이 때 사용된 선형상대운동방정식은 힐스 방정식으로 주위성의 궤도가 일반적인 타원이고 위성 간 상대거리가 충분히 가깝다고 가정한다. 최적화 조건으로부터 상태벡터와 라그랑지 곱수로 이루어진 연립 미분방정식이 만들어 지는데, 이 식은 힐스 방정식에 기인한 선형부분과 2차 비선형항에 기인한 섭동부분으로 나뉜다. 이 때, 이 연립미분방정식의 해는 선형부분의 해와 섭동으로 인한 변화량의 합으로 근사할 수 있으며 그 변화량은 섭동이론을 적용하여 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 해는 여러 섭동의 비선형항을 2차까지 포함한 상대운동방정식을 사용했기 때문에, 기존 선형상대운동방정식을 사용하여 구한 최적해 보다 더 정확한 결과를 얻을 것이라 예상한다.
본 논문에서는 대형구조물의 해석에 있어서 부분구조합성법과 섭동법을 이용하여 복잡한 비선형시스템의 해석방법을 제안하였다. 해석방법은 전체시스템을 먼저 몇 개의 분계로 분할한다. 각 분계의 운동방정식에 비선형항이 존재하여도 전체시스템의 지배적 진동모드는 선형모드라는 가정하에 이 시스템의 각 분계를 모드좌표로 변환한다. 이때, 비선형항은 근사적으로 변환한다. 그리고 섭동법을 이용하여 각 분계의 모드좌표방정식은 섭동좌수별로 정식화되어 순차적으로 구해진다. 비선형의 감도는 비선형계수로 정의되고, 그에 상응하는 강성에 의해 구해진다. 제안된 해석방법으로 비선형회전체, 비선형 베어링-페데스탈로 구성된 대형시계구조물의 진동을 해석하였다. 해석방법의 유효성을 평가하기 위해 응답의 정도와 계산소요시간을 유한요소법의 결과와 비교 분석하였다.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.6
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pp.55-64
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2002
For nonlinear analysis of sloshing of fluid in rectangular tanks, a new method using the perturbation approach is presented. The results by presented method show good agreement with results in previous study. The importance of nonlinear sloshing analysis is demonstrated by comparing nonlinear behaviors of sloshing in broad and tall tanks with different site conditions. In general, the results by nonlinear analysis are greater than those by linear analysis. Specially, the nonlinear behavior is significant in softer soil site and broad tank. Therefore, nonlinear behavior analysis has to be considered in the design of large liquid storage tanks.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.37
no.6
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pp.1-6
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2000
In this paper, the problem of the stability analysis for linear neutral delay-differential systems with nonlinear perturbations is investigated. Using Lyapunov second method, a new delay-dependent sufficient condition for asymptotic stability of the systems in terms of linear matrix inequalities (LMIs), which can be easily solved by various convex optimization algorithms, is presented. A numerical example is given to illustrate the proposed method.
MIMO 비최소위상 시스템에 대한 입출력 선형화 제어에 대해서 새로운 접근 방식을 제안한다. 처음에 몇가지 조건 하에서 비선형 궤환과 상태 변환을 하고 또한 magnitude & time scaling을 해서 일반적인 비선형 시스템을 특이 섭동 시스템으로 변환할 수 있다는 것을 보였다. 특히 제안된 방법에 의하여 변환된 특이 섭동 시스템에서 숨겨진 동적 특성이 fast subsystem의 역할을 하게 된다. 그 다음에는 잘 알려진 composite control 기법을 적용하여 시스템이 거의 선형적이고 비간섭적인 I/O 동적 특성을 갖게 하고 내부 상태가 안정화되도록 한다. 기존의 방식 보다 제안된 제어 방법의 가장 큰 이점은 적용될 수 있는 비최소위상 시스템의 범위를 보다 넓히게 되었다는 것이다. 게다가 특이 섭동 방법은 제어기 설계 과정을 단순화시켜 제어기 구현에 있어서 계산 시간을 단축시킨다.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.7
no.3
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pp.209-218
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1995
Nonlinear interaction between directional wave components is theoretically analyzed in deep water. The perturbed solution for an irregular wave is derived accurate up to the third order of the wave steepness and it is shown that the wave characteristics are modulated due to the nonlinear interaction. The convergence rate of the perturbed solution depends on not only wave steepness but also wavelength ratio between wave components. The long-wave component of the perturbed solution converges rapidly. while the short-wave solution converges slowly or diverges. The short wave properties in a broad-band wave spectrum cannot accurately be obtained by the conventional wave-mode method because it fails to properly describe the modulation of short-wave frequency caused by the nonlinear interaction with much longer wave.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.1
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pp.50-55
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2016
This paper discusses a sampled-data controller design problem for nonlinear systems including singular perturbation. The concerned system is assumed to be modeled in Takagi--Sugeno (T--S) form. By introducing a novel Lyapunov function and an identity equation, the stability of the sampled-data closed-loop dynamics of the singularly perturbed T--S fuzzy system is analyzed. The design condition is represented in terms of linear matrix inequalities. A few discussions on the development are made that propose future research topics. Numerical simulation shows the effectiveness of the proposed method.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2009.05a
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pp.145-148
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2009
Combustion tests of a fuel-rich gas generator had been conducted using the assembly of a powerpack. A gas generator is prone to longitudinal modes of combustion instabilities in a powerpack due to the increase of a characteristic length. It has been observed that the orifice inserted at the exit of the gas generator suppresses a longitudinal combustion instability. The intensities of pressure fluctuations in the manifolds and the chamber increase quadratically with a chamber pressure. Pressure fluctuations in the fuel manifold reveal two-fold strength greater than those in the oxygen manifold and the chamber. Frequency analysis indicates nonlinear characteristics inherent in the pressure fluctuations in the fuel manifold.
Crane systems are very important in industrial fields to carry heavy objects such that many investigations about control of the systems are actively conducted for enhancing its control performance. This paper presents an adaptive control approach using the model matching for a complex 3-DOF nonlinear crane system. First, the system model is linearized through feedback linearization method and then PD control is applied in the approximated model. This linear model is considered as nominal to derive corrective control law for a perturbed crane model using Lyapunov theory. This corrective control is primitively aimed to compensate real-time control deviation due to partially known perturbation. We additionally study stability analysis of the crane control system using Lyapunov perturbation theory. Evaluation of our control approach is numerically carried out through computer simulation and its superiority is demonstrated comparing with the classical control.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.9
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pp.879-888
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2012
This study aims to apply multistage homotopy perturbation method(MHPM) to space truss composed of discrete members to obtain a semi-analytical solution. For the purpose of this research, a nonlinear governing equation of the structures is formulated in consideration of geometrical nonlinearity, and homotopy equation is derived. The result of carrying out dynamic analysis on a simple model is compared to a numerical method of 4th order Runge-Kutta method(RK4), and the dynamic response by MHPM concurs with the numerical result. Besides, the displacement response and attractor in the phase space is able to delineate dynamic snapping properties under step excitations and the responses of damped system are reflected well the reduction effect of the displacement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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