• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.37 no.2
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• pp.85-93
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• 2024

In this paper, we propose a method for establishing a state-space equation model for the motion analysis of floating structures subjected to wave loads, by applying system-identification techniques. Traditionally, the motion of floating structures has been analyzed in the time domain by integrating the Cummins equation over time, which utilizes a convolution integral term to account for the effects of the retardation function. State-space equation models have been studied as a way to efficiently solve floating-motion equations in the time domain. The proposed approach outlines a procedure to derive the target transfer function for the load-displacement input/output relationship in the frequency domain and subsequently determine the state-space equation that closely approximates it. To obtain the state-space equation, the method employs the N4SID system-identification method and an optimization approach that treats the coefficients of the numerator and denominator polynomials as design variables. To illustrate the effectiveness of the proposed method, we applied it to the analysis of a single-degree-of-freedom model and the motion of a six-degree-of-freedom barge. Our findings demonstrate that the presented state-space equation model aligns well with the existing analysis results in both the frequency and time domains. Notably, the method ensures computational accuracy in the time-domain analysis while significantly reducing the calculation time.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.5 no.2
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• pp.109-124
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• 1993

본 연구의 목표는 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 단섬유 강화 플라스틱의 충전 공정에서의 과도기적 섬유방향성을 예측하는 수치해석 프로그램의 개발에 있다. Hele-Shaw 방정식에 단섬유에 의해서 추가된 응력을 고려한 Dinh-Armstrong의 모델을 도 입함으로써 새로운 충전과정의 압력 지배 방정식이 유도되었다. 새로운 압력지배 방정식은 단섬유에 의한 응력 때문에 몇 개의 새로운 항들을 포함하고 있다. 충전 과정의 해석은 새 로운 압력지배방정식과 에너지 방정식을 유한효소법과 유한 차분법을 이용하여 풀고 동시에 배향텐서(roientation tensor)의 변화 방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 풀었다. 단섬유 배향 텐서를 텐서의 변환 법칙을 이용하여 임의의 3차원 금형 공간내의 모든유한요 소의 중심에서 두께방향의 모든유한 차분 격자를 따라 계산하였다. 이러한 방법으로 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 비등온 충전유동과 과도기적 3차원 섬유배향상태를 서로의 상호작용을 고려하여 수치 모사하여 다양한 유동 형태에 따른 단섬유 배향 상태의 변화에 대하여 알아보고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.12
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• pp.1543-1549
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• 2012

This study focuses on the state space model and the design of a state observer for the slip dynamics between rolls in STS cold cluster mills. First, a mathematical model of the roll slip is given as a nonlinear differential equation. Then, by using a Taylor series expansion, it is linearized as a state space model. Next, by using Gopinath's algorithm, a minimal-order state observer based on the state space model is designed to estimate the angular speed of all idle rolls except for an actuated roll that is measureable. Finally, a computer simulation is used to validate that the proposed state space model very well describes slip dynamics between, and moreover, the state observer very well estimates the angular speed of the idle roll.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1151-1152
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• 2011

본 논문에서는 부스트-플라이백(Integrated Boost-Flyback Converter, IBFC) 직렬 연결 구조 컨버터의 동작 특성 해석 및 정확한 제어기 설계를 위한 개선된 모델링 방법을 제시한다. 주 스위치에 의해 IBFC의 부스트, 플라이백 컨버터가 서로 다른 도통 모드로 동시에 동작 하기 때문에 2대 컨버터의 모델링과 회로 해석을 위한 이론적인 모델링 접근방법과 수학적인 계산과정이 복잡하다. 따라서 IBFC를 등가 전류 소스를 포함한 부스트, 플라이백 컨버터로 각각 나누어 상태 공간 평균화 방법을 이용하여 회로 방정식을 독립적으로 유도한 후, 이 회로 방정식을 종합하여 IBFC의 완전한 상태 공간 방정식을 얻을 수 있다. 제안된 방법은 IBFC의 복잡한 모델링을 간단하게 해 주며, 수학적인 계산 과정도 간소화 시킬 수 있는 장점이 있다. 이를 바탕으로 정상 상태 해석 및 높은 출력 전압 추종 제어기를 설계하였다. 시뮬레이션과 실험 결과를 제시하여 제안된 방법의 유효함을 검증하였다.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.15 no.6
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• pp.82-88
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• 2001

This paper considers the problem of the identification of the time invariant parameters of distributed systems. In general, the parameters are identified by using the CBPOM(Conventional Block Pulse Operational Matrices), but in this paper, the parameters ard identified by using the EBPOMS(Extended Block Pulse Operational Matrices) which can reduce the burden of operation md the volume of error caused by matrices multiplication. The simulation cloves the effectiveness of the proposed method.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.12 no.4
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• pp.575-584
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• 2017

It is suggested the circuit network to analyze the time response of control system. And it is analyzed the interrelation for classical control and modern control by the transfer function and the state equation. Without complicated integration of state transition equation, it is suggested to possible time response by combining the state transition matrix and the transfer function. A source program is coded to display the time response according to the unit-step and the sinusoidal input. Transient response is analyzed in the unit-step input and phase difference between current and voltage is analyzed in sinusoidal input. As writing the suggested contents in transient response or state-space analysis, it is improved the understanding for control engineering and ability for system design.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.4 no.2
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• pp.101-111
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• 2002

The purpose of this research is to develop improved model for joints of tunnel based on Disturbed State Concept (DSC) model. DSC model is verified with respect to comprehensive laboratory tests performed by Schneider and back prediction results. Based on results of this research, it can be stated that DSC model is capable of characterizing the strain softening and dilative behavior of rough granite joints under four different constant normal stresses.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.9
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• pp.688-697
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• 1994

유체유동이나 열전달 그리고 물질전달 (물질의 혼합 및 확산) 또는 이들 현상이 복합적으로 나 타나는 각종 기계의 설계와 성능 해석을 하기 위해서는 그 현상을 지배하는 편미분 방정식들의 해를 수치적으로 구해야 한다. 유동 상태가 충류 유동인 경우는 지배 방정식의 수가 알고자 하는 미지변수 즉 속도, 압력, 온도, 농도 등의 개수와 같고 또한 이들 변수들의 변동이 그리 심하지 않기 때문에 적절한 수치 해법을 사용하면 그 해를 구할 수 있다. 그러나 난류유동의 경우에는 변수들이 시간상으로 또한 공간적으로 대단히 심하게 변동(fluctuation)하기 때문에 공 학적으로 우리가 원하는 정보들, 즉, 표면 마찰저항이나 양력, 얼전달 계수, 물질 확산계수 등을 현재 수준의 전자계산기로 계산하는 데는 계산시간이 엄청나게 소요될 뿐만 아니라 변수 저장 메모리도 과도하게 차지하기 때문에 실제적인 계산 방법이 되지 못하고 있다. 이러한 이유로 변수들의 순간 변화 상태를 나타내는 지배 방정식들을 해석하는 대신에 이들 지배 방정식의 시 간평균을 취하여 유도한 난류 방정식들을 사용하게 된다. 그러나 이 시간 평균 과정에서 파생 되는 또 다른 미지의 난류 변수들 때문에 난류 지배 방정식에 있어서는 그 지배 방정식의 개수 보다 미지 변수의 개수가 많아져서 난류 지배 방정식을 풀기 위해서는 시간평균 과정에서 나타난 난류 변수들을 원래 있던 미지 변수들의 함수나 방정식의 형태로 가정할 필요가 있게 되는데 이 가정되는 함수 관계들을 난류 계산 모형이라고 한다. 난류 계산 모형은 물리적인 통찰과 직관에 의해서 실용적인 형태로 가정되기도 하지만 최근에는 논리적으로 엄격한 모형 원칙에 따른 수 학적인 방법으로 유도되고 있는데 이 글에서는 일반 독자들이 쉽게 이해할 수 있도록 마하수가 낮은 2차원 비압축성 난류 유동을 예로 들어 x-y 직교 좌표계에서 표현되는 난류 계산 모형들을 소개하고 앞으로듸 발전 방향을 개관하며 현재의 응용 사례들을 예로 들어 모형의 성능을 비교 하여 보기로 한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.9
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• pp.56-65
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• 2005

A dynamic analysis method that freezes a time domain by discretization and solves the spatial propagation equation has a unique feature that provides a degree of freedom on spatial domain compared with the space discretization or space-time discretization finite element method. Using this feature, the time finite element analysis can be effectively applied to optimize the spatial characteristics of distributed type actuators. In this research, the time domain finite element method was used to discretize the model. A state variable vector was used in the discretization to include arbitrary initial conditions. A performance index was proposed on spatial domain to consider both potential and vibrational energy, so that the resulting shape of the distributed actuator was optimized for dynamic control of the structure. It is assumed that the structure satisfies the final rest condition using the realizable control scheme although the initial disturbance can affect the system response. Both equations on states and costates were derived based on the selected performance index and structural model. Ricatti matrix differential equations on state and costate variables were derived by the reconfiguration of the sub-matrices and application of time/space boundary conditions, and finally optimal actuator distribution was obtained. Numerical simulation results validated the proposed actuator shape optimization scheme.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2012.04a
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• pp.165-166
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• 2012