For effective response surface modeling during sequential approximate optimization (SAO), the normalized and the augmented D-optimality criteria are presented. The normalized D-optimality criterion uses the normalized Fisher information matrix by its diagonal terms in order to obtain a balance among the linear-order and higher-order terms. Then, it is augmented to directly include other experimental designs or the pre-sampled designs. This augmentation enables the trust region managed sequential approximate optimization to directly use the pre-sampled designs in the overlapped trust regions in constructing the new response surface models. In order to show the effectiveness of the normalized and the augmented D-optimality criteria, following two comparisons are performed. First, the information surface of the normalized D-optimal design is compared with those of the original D-optimal design. Second, a trust-region managed sequential approximate optimizer having three D-optimal designs is developed and three design problems are solved. These comparisons show that the normalized D-optimal design gives more rotatable designs than the original D-optimal design, and the augmented D-optimal design can reduce the number of analyses by 30% - 40% than the original D-optimal design.
본 논문에서는 아이소-지오메트릭 형상 최적설계 기법에서 얻은 CAD 정보를 직접 활용하여, 3D 프린터를 활용한 실험적 검증을 위한 시편을 제작하였다. 유한요소법에서는 요소망에 내재하는 기하학적인 근사가 응답과 설계민감도 해석에서 정밀도 문제를 발생시킨다. 더욱이 유한요소 기반 형상 최적화 과정에서는 CAD와의 정보교환이 필수적이나 그 과정에서 최적설계 정보의 손실이 발생할 수 있다. 아이소-지오메트릭 기법은 CAD에서 사용된 동일한 NURBS 기저함수와 조정점을 사용하므로 법선벡터와 곡률과 같은 엄밀한 기하학적 정보를 응답해석과 설계민감도 해석에 사용할 수 있다. 또한 최적설계 과정에서 CAD와 정보교환 없이 복잡한 형상을 손쉽게 변경할 수 있다. 그러므로 최적의 설계의 재료량을 실험적 검증을 위한 시편제작에 엄밀하게 반영할 수 있다. 굽힘 하중을 받는 단순지지 구조물에 대한 최적설계 및 실험적 검증을 통해 최적형상이 초기 형상에 비해 더 큰 강성을 가지며 실험결과와 수치 해석결과가 매우 잘 일치함을 보였다. 또한 인장력을 받는 유공판에 대한 형상 최적설계를 수행하였으며, 비접촉식 3차원 변형 측정 장치를 이용하여 초기설계에 비해 최적설계에서 구멍주변에서의 응력집중 현상이 완화됨을 확인하였다. 따라서 수치적인 방법을 활용한 최적설계가 실제 구조물에 대한 실험에서도 유효함을 입증하였다고 할 수 있다. 또한, 아이소-지오메트릭 최적설계 방법론이 기존의 유한요소법에 비해서 최적설계 결과를 제작하여 활용하는데 있어서도 훨씬 효율적이고 엄밀한 방법임을 보였다.
D-최적 등을 위시한 최적실험은 비선형모형인 경우 추정을 하여야할 모수에 의존하는 문제점이 존재한다. 따라서 기본적으로 문헌에서는 모수추정을 위해서는 순차실험을 제안한다. 본 연구에서는 2단계 실험설계를 모수추정의 사례를 포함한 다양한 환경 하에서의 사용방법을 알아보았다. 본 연구에서 제안한 내용은 단계의 수나 구체적인 실험기준의 숫자에 상관없이 적용되는 범용적인 기준이다. 본 연구는 2단계 실험에서 3개 이상의 실험목적을 가지고 있는 경우 하이브리드(hybrid)방법을 제안하였다. 모든 실험은 근사실험설계의 형태로 논의되었다.
Depth calibration is a procedure for finding the conversion function that maps disparity data from a depth-sensing camera to actual distance information. In this paper, we present an optimal depth calibration method for Kinect$^{TM}$ sensors based on an experimental design and convex optimization. The proposed method, which utilizes multiple measurements from only two points, suggests a simplified calibration procedure. The confidence ellipsoids obtained from a series of simulations confirm that a simpler procedure produces a more reliable calibration function.
본 논문에서는 밀도법 기반 위상 최적설계를 통해 얻어진 수치 결과를 바탕으로 CAD 모델을 구성하고 이를 3차원 프린터로 제작하여 실험적으로 최적설계를 검증하였다. 위상 최적설계 과정에서는 체커보드(Checkerboard) 현상이나 잔가지가 종종 나타나는데, 이는 최적설계 구조물을 실제로 제작함에 있어서 어려움을 준다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 민감도 필터링과 모폴로지 기법을 사용하였다. 엄밀한 검증을 위하여 수치 모델과 실험 모델의 부피율을 일치시켰다. 위상 최적설계를 포함한 다양한 설계에 대하여 실험을 통해 비교하여 최적설계 구조물이 가장 높은 강성을 가지고 있음을 확인하였으며 컴플라이언스에 대한 실험결과는 수치해석 값과 잘 일치함을 확인하였다.
본 논문은 압축기 구동용 180 W급 매입형 영구자석 동기 전동기의 설계에 관하여 기술하였다. 먼저 전동기의 초기설계는 d-q 등가회로 모델을 이용한 해석기법을 이용하여 전동기 파라메타범위를 선정하고 이를 만족하는 초기형상을 도출하였다. 그리고, 전동기의 토크 리플을 저감하기 위해서 최적설계를 수행하였다. 최적설계는 실험계획법과 반응표면법을 이용하였으며, 끝으로 설계결과에 대한 타당성은 실험을 통해서 검증하였다.
The linear and quadratic log contrast model with mixtures on the strictly positive simplex, $$ x_{q-1} = {(x_1, \cdots, x_q):\sum x_, = 1 and \delta \leq \frac{x_i}{x_j} \leq \frac{1}{\delta} for all i,j},$$ are considered. Using the invariance arguments, symmetric D-optimal designs are investigated. The class of symmetric D-optimal designs for the linear log contrasts model is given. Any D-optimal design for the quadratic log contrast model is shown to metric D-optimal designs for q=3 and 4 cases are given.
This study has adapted a genetic algorithm for an optimal design for the first time. The models using a simulation are the nonlinear models. Using an genetic algorithm in D-optimal, it is more efficient than previous algorithms to get an object function. Not like other algorithms, without any troublesome restrictions about the initial solution, not falling into a local optimal solution, it's the most suitable algorithm. Also if we use it without any adding experiments, we can use it to find optimal design of experimental condition efficiently.
1986년 Cook 이 발표한 Local Influence Approach란 방법을 이용하여 최적 실험계획법에서 일반적으로 가정하는 등분산가정에 대한 민감도 분석을 수행할 수 있는 진단방법을 연구하 였다. D-최적계획법의 갖고 있는 제약조건을 부분적으로 완화시킬 수 있는 방안을 모색하 여 몇가지 예들에 적용시켜 보았다. 결론 및 이 방법에 대한 향후 연구과제에 대한 토의를 마지막절에 첨부하였다.
원래 최적실험의 이론은 주어진 모형과 그에 따른 가정에 기초하여 발달되었기 때문에 하나의 최적실험기준이 실험이 가족 있는 여러 목적을 모두 반영하는 것이 무리이다. 따라서 실험자가 다목적 실험기준의 필요성을 느끼는 경우에는 종종 여러 최적실험 기준들의 균형을 이루는 방법을 통해 이러한 문제가 다루어진다. 본 연구에서는 이 분산 구조를 가지고 있는 모형을 예를 들어 복합적인 실험기준들을 알아본다. 왜냐하면 이분산인 경우 D-최적과 G-최적실험간의 동격이론은 더 이상 성립되지 않음에 따라 두 실험기준의 특징은 현격하게 구분되어지기 때문이다. 제약조건최적실험, 결합최적실험, 그리고 minimax 설험방법을 통한 실험기준들간의 균형을 꾀하여 보았다. 처음 두 방법은 실험자의 주관이 반영되어 실제적으로 매우 세심한 주의가 필요한 반면, minimax는 그러한 점을 해소하였다고 본다. 또한 이를 확장하여 오차의 이분산 구조에 대한 불확실성이 존재할 때 적용될수 있는 두 가지 실험기준도 마련하여 보았다. 간단한 알고리즘과 결어를 첨부하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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