• Title/Summary/Keyword: 설계영역 축소

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Design Sensitivity Analysis of Frequency Response Using Krylov Subspace Based Model Reduction (Krylov 부공간 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석)

  • Han, Jeong-Sam
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2009.04a
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    • pp.131-134
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    • 2009
  • Krylov 부공간 모델차수축소법은 초기 유한요소모델과 축소모델의 전달함수의 계수인 모멘트를 일치시키는 방법을 이용하는 축소기법으로 이미 대형 유한요소모델의 주파수응답 해석의 효율적인 계산에 많이 사용되고 있는 방법 중의 하나이다. 본 논문에서는 Krylov 부공간 축소기법을 이용한 관심 주파수영역에 대한 주파수응답 해석 및 이를 통하여 계산된 주파수응답의 여러 가지 설계변수에 대한 설계민감도 해석방법을 제안하였다. 일반적으로 구조물의 주파수응답을 고려한 최적설계를 위해서는 설계변수에 대한 관심 주파수영역에서의 주파수응답 및 그의 민감도 정보가 요구되므로, 고려하는 유한요소모델이 대형일 경우에 관심 주파수영역에서의 반복적인 해석으로 인한 계산비용의 문제가 대두된다. 본 논문에서는 축소모델을 이용하여 주파수응답과 주파수응답의 설계민감도 해석을 수행하여 계산의 효율성을 극대화하였다. 민감도 계산에는 시간측면과 구현의 용이성 측면에서 장점이 있는 준해석적 방법을 이용하였다. 수치 예제를 통하여 축소기법을 이용한 주파수응답의 설계민감도 해석 결과를 유한차분법에 근거한 민감도 결과와 비교하였다. 본 논문에서 제안된 방법을 이용하는 경우, 주파수응답을 고려한 최적설계를 계산비용 측면에서 매우 효율적으로 수행할 수 있을 것이다.

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Direct Design Sensitivity Analysis of Frequency Response Function Using Krylov Subspace Based Model Order Reduction (Krylov 부공간 모델차수축소법을 이용한 주파수응답함수의 직접 설계민감도 해석)

  • Han, Jeong-Sam
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.23 no.2
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    • pp.153-163
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    • 2010
  • In this paper a frequency response analysis using Krylov subspace-based model reduction and its design sensitivity analysis with respect to design variables are presented. Since the frequency response and its design sensitivity information are necessary for a gradient-based optimization, problems of high computational cost and resource may occur in the case that frequency response of a large sized finite element model is involved in the optimization iterations. In the suggested method model order reduction of finite element models are used to calculate both frequency response and frequency response sensitivity, therefore one can maximize the speed of numerical computation for the frequency response and its design sensitivity. As numerical examples, a semi-monocoque shell and an array-type $4{\times}4$ MEMS resonator are adopted to show the accuracy and efficiency of the suggested approach in calculating the FRF and its design sensitivity. The frequency response sensitivity through the model reduction shows a great time reduction in numerical computation and a good agreement with that from the initial full finite element model.

Structural Topology Optimization Using Two-level Dynamic Condensation Scheme (2단계 동적 축소법을 적용한 구조물의 위상 최적 설계)

  • Park Soo-Hyun;Kim Hyun-Gi;Cho Maeng-Hyo
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.19 no.2 s.72
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    • pp.213-219
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    • 2006
  • Topology optimization problem requires numerous repeated evaluations of objective function and design sensitivity for elements within design domain with various density distributions. The recently proposed two-level condensation scheme(TLCS) is very promising for the construction of reduced system and for an accurate and efficient analysis concerned about eigenvalue and dynamic problems. We used the two-level dynamic condensation scheme for the analysis and sensitivity computation part in the structural topology optimization problem. The results of the topology optimization for the reduced system show the TLCS provides high accuracy and computation efficiency compared to the full scale system within engineering accuracy.

Frequency Weighted Reduced $H_{\infty}$ Controller Design for a Silicon Gyroscope (실리콘 자이로스코프를 위한 주파스 가중 모델 축소 $H_{\infty}$ 제어기 설계)

  • Song, Jin-Woo;Lee, Jang-Gyu;Kang, Tae-Sam;Kim, Hyung-Taek;Kim, Yong-Kweon
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2001.07d
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    • pp.2274-2276
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    • 2001
  • 본 논문에서는 미세 구조물 가공 기술(MEMS)로 제작된 실리콘 자이로스코프를 위한 폐루프 제어기를 주파수 가중 $H_{\infty}$ 제어 기법과 주파수 가중 모델 축소 기법을 이용하여 설계하였다. 실리콘 자이로스코프는 수 kHz 대의 공진 특성을 이용하여 각속도를 측정하는 센서로서, 공진 주파수 영역의 특성이 매우 중요하므로 주파수 영역을 고려하고 공정 오차를 감안한 주파수 가중 $H_{\infty}$ 제어기가 필요하다. 본 논문에서는 고차 강인 제어기의 회로적 구현과 ASIC화가 가능하도록 하기 위해, 주파수 가중 모델 축소 기법을 이용하여 공진 주파수 영역에서 성능을 유지하는 저차 제어기를 설계하였으며, 시뮬레이션을 통해 기존의 제어기 및 고차 제어기와 성능을 비교하였다.

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Design and Implementation of Testbed for Cooperative Localization using Area Reduction Method (영역 축소 기법을 이용한 협력 위치추정 테스트베드 설계 및 구현)

  • Jeong, Seung-Hui;Oh, Chang-Heon
    • Journal of Advanced Navigation Technology
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    • v.13 no.5
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    • pp.677-683
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    • 2009
  • In this study, we designed and implemented testbed for localization algorithm by using a area reduction method in outdoor environment. The proposed algorithm used 3 steps of area reduction method, which estimated blind nodes position. Also, we have experimented with using a Zigbee module for 5 fixed reference nodes and 4 blind nodes in sensor field of $60m{\times}23m$. The results show that our algorithm is improved the localization accuracy even at the number of ref. node is fixed and the number of blind node is increased. In future research, we will be adding the function of seamless localization in indoor and NLOS(non-line of sight) environment.

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Structural System Identification using adaptive design domain approach (적응성 설계영역 기법을 이용한 구조 시스템 식별)

  • Jang, Seong-Min;Baek, Sung-Min;Cho, Meang-Hyo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • 2009.04a
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    • pp.146-150
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    • 2009
  • 구조 시스템 식별은 역문제로서 이상화된 유한요소 모델을 실험치와 일치시키기 위해 유한요소모델을 보정하는 형태로 주로 이루어진다. 이를 위해 비선형 섭동법이 사용되고 있으며 이 방법을 실제 문제에 사용하기 위해서 시스템 축소법에 대한 연구가 진행 되고 있다. 하지만 기존의 방법에서는 유한요소모델의 모든 요소가 실험치와 다르다고 가정하여서 전체 요소 수만큼의 설계 변수를 두어서 역해석을 수행한다. 이런 기존의 방법에서는 시스템이 커짐에 따라 연산 시간이 기하급수적으로 증가하게 되어 어려움이 있다. 설계 변수의 증가는 해공간(solution space)의 확장을 의미하며 이는 해의 정확성에 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 모델을 적은 수의 설계영역으로 나누어서 반복연산 단계마다 해의 경향성을 이용해서 설계 영역을 전략적으로 변경하는 적응성 설계영역기법을 제안한다. 수치예제를 통해 본 연구에서 제안하는 기법의 정확도와 효용성을 고찰한다.

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Design of Generalized Controller by Improved Model Reduction (개선된 모델 축소 방법에 의한 범용적 제어기 설계)

  • Cho, Joon-Ho;Hwang, Hyung-Su
    • Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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    • v.44 no.5
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    • pp.1-10
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    • 2007
  • In this paper, we proposed development of improved model reduction and design of common controller using reduction model. The Algorithm of improved model reduction considered the transient response and the steady-state response in response curve. The generalized controller is designed not only to ensure specified phase margin and iso-damping property also optimized smith-predictor controller about real model using reduction model. Simulation examples are given to show the better performance of the proposed method than convention methods.

Structural Design Optimization on the Reduced System Constructed from Large-Scaled Problem (축소시스템과 영역분할 기법과의 연동을 통한 대형구조물 설계 기법 연구)

  • Kim, Hyun-Gi;Cho, Maeng-Hyo
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.30 no.9 s.252
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    • pp.1070-1077
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    • 2006
  • In the present study, sizing and shape optimizations are performed based on the reduced system of large-scaled problem. In the analysis part to achieve efficiency and reliability of computation, two-level condensation scheme is applied. In the construction of reduced system of large scaled problems, it is much more efficient to use sub-domain method. Thus, in the present paper, two-level reduction method combined with sub-domain method is employed. Once the reduced system is constructed, it is straightforward to obtain design sensitivities from the analysis results of the reduced system We use semi-analytic method to obtain design sensitivities. Performance of the efficiency and reliability of the present reduction method in the structural optimization problem is demonstrated through the numerical examples. The present framework of reduction method should serve as a fast and reliable design tool in analysis and design of large-scaled dynamic problems.

An Analysis of the Reliability of Group Assessment of Logical Thinking (GALT) using Generalizability Theory (일반화가능도 이론을 이용한 집단논리적사고력검사(GALT)의 신뢰도 분석)

  • Ryu, Chun-Ryol;Lee, Yong-Geun
    • Journal of the Korean earth science society
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    • v.31 no.1
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    • pp.95-105
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    • 2010
  • The purpose of this study lies in applying generalizability theory depending on the aim of the usage of GALT to analyze the sources of error of single-facet considering item and person only and to analyze the sources of error of multi-facet considering item, person and domain. The study was conducted with 1016 students of local elementary, middle, and high schools. The 21 items of a full version were answered for 40 minute and then the 12 items of short version were sampled to analyze reliability using generalizability theory. Both the full version and the short version of the items were analyzed using Cronbach's alpha for data analysis, and we applied generalizability theory and separate $p{\times}i$ design and $p{\times}(i:h)$ design, G study and D study were performed. Results of analysis are as follows: First, the result of D study after $p{\times}I$ design both on the full version and the short version showed that in the case of the full version, the generalizability coefficient was 0.87 exceeding a normal level of 0.80, and the normal level of generalizability coefficient was achieved in 13 items as well. In case of short version, when 12 items were evaluated, generalizability coefficient was 0.77 not reaching the normal level, and the normal level was achieved in case of more than 15 items. Second, the result of D study after $p{\times}(I:H)$ design on the short version showed that once one domain consists of 2 items in 6 domains, generalizability coefficient was 0.71 which is lower than the normal level of 0.80, the normal level was achieved in more than 5 item cases.