• 제목/요약/키워드: 선형 최적 설계

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Photo-Fenton 산화공정에서 반응표면분석법을 이용한 축산폐수의 COD 처리조건 최적화 및 예측식 수립 (Optimization and Development of Prediction Model on the Removal Condition of Livestock Wastewater using a Response Surface Method in the Photo-Fenton Oxidation Process)

  • 조일형;장순웅;이시진
    • 대한환경공학회지
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    • 제30권6호
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    • pp.642-652
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    • 2008
  • 본 연구는 축산폐수 중 COD$_{Cr}$을 응집공정 후 Photo-Fenton 공정에 의해 산화분해 최적조건 및 제거 예측식에 수립에 관한 연구이다. 본 연구는 축산폐수 중 COD$_{Cr}$에 대한 Photo-Fenton 산화반응을 이용하여 이들 분해특성을 2차원 반응모델로 추정하기 위해 중심합설계법 대안으로 많이 사용되고 있는 박스-벤켄법(Box-Behnken method)을 이용하였다. 최적조건 수립을 위한 입력변수, 즉 3가지 변수(Fe(II)(x$_1$), $H_2O_2(x_2)$, pH(x$_3$)) 등을 램덤화, 반복화 및 블록화 원리에 따라 실험설계하여 반응값에 대한 예측식을 수학적으로 산출하였다. 수학적 및 통계적으로 산출된 예측식은 Y = 79.3 + 15.61x$_1$ - 7.31x$_2$ - 4.26x$_3$ - 18x$_1{^2}$ - 10x$_2{^2}$ - 11.9x$_3{^2}$ + 2.49x$_1x_2$ - 4.4x$_2x_3$ - 1.65x$_1x_3$와 같이 얻을 수 있었고 COD$^{Cr}$ 제거율(%)의 실측치에 대한 예측치의 적합도(goodness of fit) 검증시 결정계수(coefficient of determination: R$^2$) 0.96으로 에측식을 충분히 설명할 수 있었다. 예측 모형에 대한 최소제곱추정법으로 적합된 반응표면에서 1차 선형항(linear term)은 Fe(II)(x$_1$), $H_2O_2(x_2)$, 그리고 pH(x$_3$)은 상승작용(synergistic effect)으로 반응모델에 유의한 차이를 보였으며(p < 0.001) 그러나 교호항(cross-product term)은 $H_2O_2$ $\times$ pH(x$_2x_3$)와 순수이차항(quadratic terms)의 Fe(II) $\times$ Fe(II)(x$_1{^2}$), $H_2O_2$ $\times$ H$_2O_2$(x$_2{^2}$) 그리고 pH $times$ pH(x$_3{^2}$) 등은 대립적인(감쇠)(antagonistic effect) 작용으로 반응모델에 유의한 차이를 보였다(p < 0.01). 반응 모델에 대한 예측식 수립 후 COD$_{Cr}$ 제거율(%)의 최적조건을 도출하기 위해 정준분석(canonical analysis)와 능선분석(ridge analysis)에 이용한 결과 반응값(결과값: Y)은 84 $\pm$ 0.95%, COD$_{Cr}$ 최적처리를 위한 변수들의 조건은 Fe(II)(X$_1$) = 0.0146 mM, $H_2O_2$(X$_2$) = 0.0867 mM 그리고 pH(X$_3$) = 4.704 등의 결과를 얻을 수 있었다. 또한 이들 최적조건을 이용하여 재현성을 통한 모델검증 결과 높은 신뢰성을 보였다.

경사제 피복재의 누적피해를 이산시간 확률과정으로 고려한 조건기반 유지관리의 할인비용모형 (Discounted Cost Model of Condition-Based Maintenance Regarding Cumulative Damage of Armor Units of Rubble-Mound Breakwaters as a Discrete-Time Stochastic Process)

  • 이철응;박동헌
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제29권2호
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    • pp.109-120
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    • 2017
  • 경사제 피복재를 예방적으로 유지관리할 수 있는 조건기반 할인비용모형을 제안하였다. 하중발생 사상을 이산시간 확률과정으로 고려하는 추계학적 누적 피해모형과 보수보강 비용에 대한 경제성 모형을 결합하여 수학적으로 유도하였다. 특히 본 논문에서 유도된 조건기반 유지관리의 할인비용모형은 시간에 따른 비용의 가치 뿐만 아니라 누적피해의 비선형성도 고려할 수 있다. 본 연구의 결과는 기존 모형들의 결과와 비교하여 만족스럽게 검증되었다. 또한 구조물의 중요도와 이자율 변화에 대한 민감도 분석도 수행하여, 구조물의 중요도가 높아질수록 예방적 보수보강의 최적시기는 빨라지나 이자율은 커질수록 반대의 경향이 나타난다는 것을 알았다. 한편 본 연구에서 유도된 추계학적 기대비용모형을 이용하여 여러 조건에 대하여 임의의 경사제 피복재 단면을 해석하였다. 표본경로기법을 적용하여 임의의 태풍 내습에 따른 경사제 피복재의 기대 누적피해수준을 예측하여 피해강도함수의 계수들을 추정할 수 있었다. 특히 하중발생 과정을 HPP(Homogeneous Poisson Process) 뿐만 아니라 DSPP(Doubly Stochastic Poisson Process)로도 해석하여 기대 누적피해수준에 미치는 하중발생의 불확실성에 대한 영향을 분석하여 하중발생사상을 이산시간 확률과정으로 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 조건기반 할인비용모형의 해석 결과에 의하면 경사제 피복재의 설계조건에 따라 기대 누적피해수준의 거동특성이 크게 달라지고 이에 따라 예방적 보수보강을 수행하는 최적시기도 변한다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 파괴한계, 구조물의 중요도 그리고 이자율을 변화시키면서 예방적 유지관리를 가장 경제적으로 수행할 수 있는 최적시점과 피해규모를 결정할 수 있었다.

국내 옥수수 재배적지 예측을 위한 R 기반의 기후적합도 모델 병렬화 (R Based Parallelization of a Climate Suitability Model to Predict Suitable Area of Maize in Korea)

  • 현신우;김광수
    • 한국농림기상학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.164-173
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    • 2017
  • 기후변화에 대응하기 위해 다양한 작부체계 구축이 시도될 수 있다. 변화하는 기후조건에서 작물들이 최적의 재배지에 배치될 수 있도록 기후적합도를 평가하는 것이 중요하다. EcoCrop 모델과 같은 월별 기후자료를 사용하여 여러 작물의 재배적합도들 계산하는 모델을 사용할 경우, 고해상도의 전자기후도를 사용하여 우리나라의 복잡한 지형을 고려한 재배 적합도 계산이 가능하다. 그러나, 방대한 기후자료의 처리를 위해 여러 전산자원들을 동시에 사용할 수 있는 병렬처리 기술 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 공개용 통계분석 도구인 R을 기반으로 EcoCrop 모델을 병렬로 구동할 수 있는 스크립트를 개발하고, 이를 격자형 기후자료에 적용하여 옥수수의 재배적지를 예측하였다. 병렬 처리를 시도한 결과 CPU 코어 개수 증가에 따른 처리 시간 단축이 선형적으로 이루어지지는 않았으나 처리시간의 상당부분을 단축할 수 있었다. 예를 들어 16개의 CPU를 사용하였을 때 이상적인 시간보다 1.5배가 넘는 시간이 소모되었으나 총 시간이 90%정도 단축되었다. 이러한 기술들을 작물 생육 모델들이 개발되지 않은 작물들에 적용할 경우, 기후변화 조건에 적응할 수 있는 작부체계 설계를 지원할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구에서 사용한 기술들은 CPU 코어가 많은 워크스테이션에서 작동이 가능하나, 여러 컴퓨터를 연결한 중형 컴퓨터에 사용할 수 있는 MPI 기술을 적용할 수 있는 기술개발이 필요할 것이다.

휴대용 단말 기반 의료용 무선 방사선 모니터링 시스템 개발 (Development of a Portable Device Based Wireless Medical Radiation Monitoring System)

  • 박혜민;홍현승;김정호;주관식
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제39권3호
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    • pp.150-158
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    • 2014
  • 각 의료기관 내 방사선 관련 종사자나 방사선 치료환자들은 진단 및 치료 시 필연적으로 의료상 피폭을 수반하게 된다. 국제방사선방호위원회(ICRP) 권고나 국제원자력기구(IAEA)의 기준에 따라 기준선량 제약치를 적용 및 권고 받고 있지만 1차 피폭대상자인 종사자나 환자들의 피폭최적관리를 위해서는 잠재적인 피폭대상자들에게 기존의 피폭관리 시스템보다 직접적이고 가용성이 높은 측정 및 분석 방법이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 구비된 휴대용 단말과 연동하여 원거리에서 실시간으로 방사선 모니터링이 가능한 시스템을 개발하였다. 모니터링 시스템은 검출부, 영상부, 통신부 세 부분으로 구성되었다. 검출부는 시스템의 소형화를 위해 실리콘 광증배소자(silicon photomultiplier) 기반 섬광검출기를 설계하였으며, 영상부는 무선 CCD (charge-coupled device)카메라 모듈을 사용하여 검출부와 함께 Bluetooth 통신모듈을 통해 휴대용 단말로 측정된 방사선 정보와 영상이 전송된다. 제작된 시스템은 성능 평가를 위해 진단용 X-ray 발생장치와 $^{137}Cs$, $^{22}Na$, $^{60}Co$, $^{204}Tl$, $^{90}Sr$ 선원을 사용하였다. 측정결과를 통해 개발된 시스템은 gamma, beta, X-ray에 대해서 검출 반응성을 확인하였고, 방사선 세기에 따른 응답 선형성과 MCNPX 전산코드를 이용한 측정 거리에 따른 시스템의 검출 정확도 평가 시 3% 내외의 오차범위를 확인하였다. 본 연구의 결과는 방사선 검출 시스템 구성의 비용절감 효과와 개인피폭정도관리에 기여할 것으로 기대한다.

EDI감사용 의사결정시스템의 개발

  • 이상재;한인구
    • 한국경영과학회:학술대회논문집
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    • 대한산업공학회/한국경영과학회 1995년도 춘계공동학술대회논문집; 전남대학교; 28-29 Apr. 1995
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    • pp.234-251
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    • 1995
  • 본 연구에서는 EDI감사 의사결정지원시스템을 개발하였다. 이를 위해서 기존의 EDP감사 의사결정지원시스템 및 감사전문가시스템분야의 연구를 고찰했다. EDI감사를 위한 의사결정지원시스템은 통계, 위험, 회사의 개요, 테스트 항목등의 데이타를 저장한 데이타베이스 시스템이다. 시스템 개발을 위해서 E/R(Entity Relation)이나 DFD(Data Flow Diagram)분석을 통해서 논리적인 설계를 하였다. 시스템 개발은 개인용 데이타베이스팩키지인 FoxPro를 사용하였다. 이 시스템을 통해서 감사인이 필요한 테스트 결과를 조회하거난 저장할 수 있고 통제, 위험, 회사등의 상호조회를 통한 필요한 통제나 위험정도를 쉽게 조회해 볼수 있다. 회사마다 필요한 통제, 위험, 테스트 항목등의 체크리스트가 달라지는 경우에 이 시스템을 통해서 입력 저장하여 각각의 회사에 대해 다른 체크리스트를 저장하여 놓을수 있다. 본 시스템은 EDI감사뿐만 아니라 일반 EDP감사분야에도 적용가능할 것이다. 종이를 사용한 감사증적이 없음으로 인해 수작업에 의한 EDI감사는 어려움이 있고 EDP감사시스템분야의 국내 연구가 전무한 실정에서 EDI감사를 지원하는 시스템의 연구는 의의를 갖는다고 생각된다. 본 시스템을 통해서 EDI의 보안 및 감사업무의 효율성이 높아지고 EDI에 대한 위험에 효율적으로 대처할수 있게 될 것이다. 그리고 이러한 보안 및 감사기법과 통제모형을 지식베이스로 구축해서 실제의 위험노출상황에서 가능한 보안을 위한 통제방안이 여러가지가 있는 경우에 비용/편익 분석, 효율성, 회사방침 및 법률적인 문제등을 고려해서 최적의 보안통제 및 감사기법을 선택하는 것을 지원할 수 있을 것이다.고리듬을 개발 함으로써 내부점 선형계획법의 수행속도의 개선에 도움이 될 것이다.성요소들을 제시하였다.용자 만족도가 보다 높은 것으 로 나타났다. 할 수 있는 효율적인 distributed system를 개발하는 것을 제시하였다. 본 논문은 데이타베이스론의 입장에서 아직 정립되어 있지 않은 분산 환경하에서의 관계형 데이타베이스의 데이타관리의 분류체계를 나름대로 정립하였다는데 그 의의가 있다. 또한 이것의 응용은 현재 분산데이타베이스 구축에 있어 나타나는 기술적인 문제점들을 어느정도 보완할 수 있다는 점에서 그 중요성이 있다.ence of a small(IxEpc),hot(Tex> SOK) core which contains two tempegatlue peaks at -15" east and north of MDS. The column density of HCaN is (1-3):n1014cm-2. Column density at distant position from MD5 is larger than that in the (:entral region. We have deduced that this hot-core has a mass of 10sR1 which i:s about an order of magnitude larger those obtained by previous studies.previous studies.업순서들의 상관관계를 고려하여 보다 개선된 해를 구하기 위한 연구가 요구된다. 또한, 준비작업비용을 발생시키는 작업장의 작업순서결정에 대해서도 연구를 행하여, 보완작업비용과 준비비용을 고려한 GMMAL 작업순서문제를 해결하기 위한 연구가 수행되어야 할 것이다.로 이루어

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선박(船舶)의 정수중(靜水中) 추진성능(推進性能) 해석(解析) 및 최적선형설계(最適船型設計)에의 응용(應用) (Development of a Method to Analyze Powering Performance of a Ship and its Application to Optimum Hull Form Design)

  • 양승일
    • 대한조선학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.35-48
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    • 1985
  • The present work develops a method of evaluating thrust deduction and wake for different loads of the propeller using the concerted application of the theoretical tools and experimental techniques. It also shows the applicability of the new method to the design of optimum hull form. Firstly, the problem of hull-propeller interaction was analyzed in terms of inviscid as well as viscous components of the thrust deduction and wake. The wavemaking resistance of a hull and propeller were mathematically represented by sources on the hull surface and sink on the propeller plane, respectively. The strength of sink was determined by utilizing the radial distributions of propeller load and nominal wake. The resistance increment due to a propeller and the axial perturbation flow induced by the hull in the propeller plane were calculated. Especially, the inviscid component of the thrust deduction was calculated by subtraction the wavemaking resistance of a bare hull, the wavemaking resistance of a free-running propeller and the augmentation of propeller resistance due to hull action from the wavemaking resistance of the hull with a propeller. The viscous components of the thrust deduction and wake were estimated as functions of propeller load which were established by the propeller load varying test after deduction the calculated inviscid components. Secondly, an analysis method of powering performance was developed based on the potential theory and the propeller load varying test. The hybrid method estimates the thrust deduction, wake and propeller open-water efficiency for different propeller load. This method can be utilized in the analysis of powering performance for the propeller load variation such as the added resistance due to hull surface roughness, the added resistance due to wind, etc. Finally, the hybrid method was applied to the optimum design of hull form. A series of afterbody shapes was obtained by systematically varying the waterplane and section shapes of a parent afterbody without changing the principal dimensions, block coefficient and prismatic coefficient. From the comparison of the predicted results such as wavemaking resistance, thrust deduction, wake and delivered power, an optimum hull form was obtained. The delivered power of the optimized hull form was reduced by 5.7% which was confirmed by model tests. Also the predicted delivered power by the hybrid method shows fairly good agreement with the test result. It is therefore considered that the new analysis method of powering performance can be utilized as a practical tool for the design of optimum hull form as for the analysis of powering performance for the propeller load variation in the preliminary design stage.

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S-대역 300 W급 GaN HEMT 고조파 튜닝 내부 정합 전력증폭기 (S-Band 300-W GaN HEMT Harmonic-Tuned Internally-Matched Power Amplifier)

  • 강현석;이익준;배경태;김세일;김동욱
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제29권4호
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    • pp.290-298
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    • 2018
  • 본 논문에서는 Wolfspeed사의 CGHV40320D GaN HEMT를 사용하여 LTE 밴드 7 대역에서 동작하는 S-대역 300 W급 내부 정합 전력증폭기를 설계하고 제작하였다. 비선형 모델을 바탕으로 기본주파수 및 고조파에서 소스풀 및 로드풀 시뮬레이션을 수행하여 최적 임피던스를 추출하였고, 세라믹 패키지 내부에 고조파 임피던스를 튜닝한 정합회로가 적용되었다. 비유전율 40의 고유전율 기판과 RF35TC PCB 기판을 사용하여 제작된 내부 정합 전력증폭기는 펄스 주기 1 ms, 듀티 10 %의 펄스 모드 조건에서 전력 성능이 측정되었으며, 2.62~2.69 GHz에서 257~323 W의 최대 출력 전력과 64~71 %의 드레인 효율, 11.5~14.0 dB의 전력 이득을 보였다. LTE 신호 기반의 ACLR 측정에서는 79 W의 평균 출력 전력에서 42~49 %의 드레인 효율을 보였고 2.62 GHz를 제외한 전체 주파수 대역에서 -30 dBc 이하의 성능을 보였다.

핵밀도 함수를 이용한 지역빈도해석의 적용에 관한 연구 (The Study on Application of Regional Frequency Analysis using Kernel Density Function)

  • 오태석;김종석;문영일;유승연
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제39권10호
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    • pp.891-904
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    • 2006
  • 합리적인 수공구조물의 설계를 위해서 확률강우량의 산정은 필수적이며, 확률 강우량을 산정하는 기법은 크게 지점빈도해석과 지역빈도해석으로 구분 지을 수 있다 이 중에서 지역빈도해석은 지점의 부족한 강우자료를 보완하기 위해서 L-모멘트로 확률분포형의 매개변수를 추정하고, 강우 계열의 동질성이 검정된 자료를 빈도분석하여 확률 강우량을 결정하는 기법이다. 이와 같은 지역빈도해석 기법은 매개변수를 선형조합하여 확률분포형의 종류와 크기 및 형상을 결정하여 확률 강우량을 산정하게 된다. 여기서 각 지점별 강우 자료들이 동질성 검정을 통과하였다 하더라도 지점별로 최적의 분포형이 다를 수 있으나, 부족한 강우자료를 보완하기 위해서 동일한 분포형을 따르는 것으로 가정하고 빈도해석을 수행하게 된다. 그러므로 지역빈도해석기법은 확률 분포형을 가정하고 강우자료를 적용하는 과정에서 기존에 매개변수적 빈도해석의 약점을 갖게 된다 따라서 본 연구에서는 변동핵밀도 함수를 동질성이 확보된 강우자료에 적용하여 빈도해석을 수행함으로써 기존의 빈도해석이 가지는 약점을 극복하고자 하였다. 본 연구에서는 기상청에서 관리하는 16개 강우관측소의 강우자료를 수집하여 매년최대 연강우량 계열을 구성해 지점빈도해석과 지역빈도해석을 수행하였다. 지점빈도해석은 매개변수적 기법과 비매개변수적 기법을 모두 적용하였으며, 지역빈도채석은 Index Flood 기법과 L-모멘트 기법을 적용하였다. 또한 변동핵밀도함수를 지역빈도해석에 적용하였으며, 각 기법별로 산정된 확률강우량을 비교 분석하였다.

혼합실험계획법에 의한 율무와 밀가루의 압출성형 최적 배합 조건 설정 (Determination of the Optimal Mixture Ratio for Extrudates of Job's-tear and Wheat Flour by Mixture Design Analysis)

  • 조석철;강병선
    • 한국식품과학회지
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    • 제45권4호
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    • pp.473-477
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    • 2013
  • 혼합디자인에 의해 설정된 조건하에서 압출성형한 율무와 밀가루의 압출성형물은 율무 첨가에 대해 여러 반응 요인들이 압출성형물의 특성에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 실험조건은 율무 함량 5-75%, 밀가루 25-95%로 결정하였으며, 수분함량은 20.55%로 고정하여 modified distance based mixture design으로 실험설계 및 분석하였다. Bending 파손강도, WAI, a값 등은 유의성이 없는 것으로 나타났으나, 팽화물의 직경, WSI, L값, b값은 율무와 밀가루의 혼합에 의해 유의성이 존재하는 것으로 나타났다. 팽화물의 직경, L값, b값은 선형 모델로 분석할 수 있었으나 WSI는 quadratic 모델로만 설정이 가능한 것으로 나타났다. 율무의 함량이 많아질수록 외관적으로 팽창되어지는 정도가 적어졌으며, 색상도 어두워지는 것으로 나타났다. 율무의 함량이 증가할수록 L값은 77.84에서 72.73, a값은 1.37에서 1.77로, b값은 19.42에서 17.64로 이동되었다. WSI는 율무와 밀가루가 40%:60%로 혼합되어 압출성형되었을 때 가장 낮게 나타났으며, WAI는 율무와 밀가루 혼합 비율에 대해서는 유의성이 없는 것으로 나타났다. 혼합디자인 계획법은 시리얼류 제품 생산에 적합한 조직 형성과 반응량에 유의한 영향을 미치는 요인 등에 대해 적절한 혼합 비율과 가공 조건 등을 제시할 수 있음을 알 수 있었다. Modified distance based mixture design에 의해, 일반 시중 제품과 유사한 조직감을 나타낼 수 있는 율무와 밀가루, 물의 적정 배합 비율은 60.12:19.42:20.46으로 나타났다.

유전자알고리즘을 이용한 스마트 면진시스템의 퍼지제어 (Fuzzy Control of Smart Base Isolation System using Genetic Algorithm)

  • 김현수
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제9권2호통권42호
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    • pp.37-46
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    • 2005
  • 현재까지 많은 스마트 면진시스템이 제안되었고 연구되어 왔다. 본 연구에서는 스마트 면진시스템의 면진장치와 보조감쇠 장치로서 새로운 형태의 마찰진자시스템(FPS)과 MR 감쇠기를 각각 사용한다. 퍼지로직제어기(FLC)가 고유의 견실성과 비선형 및 불확실성을 쉽게 다룰 수 있는 능력이 있기 때문에 MR 감쇠기의 감쇠력을 조절하는데 FLC를 사용한다. 또한 FLC의 성능을 최적화 하기 위해서는 유전자알고리즘(GA)을 사용한다. GA를 사용함으로써 소속함수의 형상을 조절하는 것뿐만 아니라 적절한 퍼지제어규칙을 결정할 수 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 부분개선 유전자알고리즘을 사용하였다. 이 방법은 유전자의 특정부분을 향상시키는데 효율적이다. FPS와 MR 감쇠기의 동적거동을 표현하기 위해서는 뉴로?퍼지 모델을 사용한다. FLC의 최적설계를 위하여 본 연구에서 제안된 방법의 효율성은 여러 가지 역사지진을 사용하여 계산된 동적응답을 기초로 하여 평가한다. 예제해석결과 제안된 방법은 적절한 퍼지규칙을 찾을 수 있고 GA로 최적화된 FLC는 수동제어기 뿐만 아니라 전문가의 지식에 기반한 FLC와 전통적인 준능동제어기보다 더 좋은 성능을 발휘한다.