• 제목/요약/키워드: Energy constraints

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Evolutionary Optimization of Pulp Digester Process Using D-optimal DOE and RSM

  • Chu, Young-Hwan;Chonghun Han
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 2000년도 제15차 학술회의논문집
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    • pp.395-395
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    • 2000
  • Optimization of existing processes becomes more important than the past as environmental problems and concerns about energy savings stand out. When we can model a process mathematically, we can easily optimize it by using the model as constraints. However, modeling is very difficult for most chemical processes as they include numerous units together with their correlation and we can hardly obtain parameters. Therefore, optimization that is based on the process models is, in turn, hard to perform. Especially, f3r unknown processes, such as bioprocess or microelectronics materials process, optimization using mathematical model (first principle model) is nearly impossible, as we cannot understand the inside mechanism. Consequently, we propose a few optimization method using empirical model evolutionarily instead of mathematical model. In this method, firstly, designing experiments is executed fur removing unecessary experiments. D-optimal DOE is the most developed one among DOEs. It calculates design points so as to minimize the parameters variances of empirical model. Experiments must be performed in order to see the causation between input variables and output variables as only correlation structure can be detected in historical data. And then, using data generated by experiments, empirical model, i.e. response surface is built by PLS or MLR. Now, as process model is constructed, it is used as objective function for optimization. As the optimum point is a local one. above procedures are repeated while moving to a new experiment region fur finding the global optimum point. As a result of application to the pulp digester benchmark model, kappa number that is an indication fur impurity contents decreased to very low value, 3.0394 from 29.7091. From the result, we can see that the proposed methodology has sufficient good performance fur optimization, and is also applicable to real processes.

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센서 네트워크를 위한 PCA 기반의 데이터 스트림 감소 기법 (A PCA-based Data Stream Reduction Scheme for Sensor Networks)

  • 알렉산더 페도시브;최영환;황인준
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제10권4호
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    • pp.35-44
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    • 2009
  • 데이터 스트림이란 새로운 개념과 기존의 단순 데이터 사이에 존재하는 개념적 차이를 극복하기 위해서는 많은 연구가 필요하다. 대표적인 예로써 센서 네크워크에서의 데이터 스트림 처리를 들 수 있는 데, 이를 위해서는 대역폭이나 에너지, 메모리와 같은 자원적 한계에서 부터 연속 질의를 포함하는 질의처리의 특수성까지 고려해야 할 대상이 광범위하다. 본 논문에서는 데이터 스트림 처리에서의 물리적 제약사항에 해당하는 한정된 메모리 문제를 해결하기 위해 PCA 기법을 기반으로 하는 데이터 스트림 축소 방안을 제안하다. PCA는 상호 관련된 다수의 변수들을 관련이 없는 적은 수의 변수로 변환해준다. 본 논문에서는 질의 처리 엔진의 협력을 가정하고서 센서 네크워크의 스트림 데이터 처리를 위해 PCA 기법을 적용하며, 다른 센서로부터 얻어진 많은 측정값 사이에 시공간적 관련성을 이용한다. 최종적으로 그러한 데이터 처리를 위한 프레임워크를 제시하고 다양한 실험을 통하여 기법의 성능을 분석한다.

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고정지지된 Sandwich Panel의 최적설계에 관한 연구 (An Optimum Design of Sandwich Panel at Fixed Edges)

  • 김기성;김익태;김윤영
    • 대한조선학회논문집
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    • 제29권2호
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    • pp.115-122
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    • 1992
  • Sandwich구조는 복합구조의 특별한 hybrid구조의 형태로써 두 층의 얇은 표면재와 가운데 두꺼운 층인 경량의 심재로 구성되어 있으며, 이는 표면재와 심재가 접착된 일체로써 서로의 단점을 보완하면서 구조 효율을 높인 형상이다. 또한 심재는 표면재에 비해서 상당히 두꺼운 두께를 갖기 때문에 전단 변형이 중요하므로 굽힘 강성도(bending stiffness) 계산에 전단효과가 고려되어야 한다. 구조 설계에서 중요한 목적은 중량 감소에 있기 때문에 본 논문에서는 sandwich panel의 설계시 표면재와 심재의 두께 및 재질을 변화시켜 제한조건에 맞는 최소 중량을 얻는 데 중점을 두었다. 본 해석에서 sandwich panel의 최소중량을 얻기 위하여 표면재와 전단력을 고려한 심재의 변형에 따른 변형에너지를 각각 계산한 후, 최소 potential 에너지 원리를 적용하여 목적함수의 최적치를 구하였다. 설계 제한조건으로는 허용 처짐, 허용 굽힘응력, 허용 전단응력과 국부적인 불안정 상태의 wrinkling 응력이 고려되었으며, 설계 모델은 수직 분포 하중에 의한 여러가지 경계조건에 따른 sandwich panel을 대상으로 하였다. 비선형 최적화 기법은 Nelder and Mead Simplex Search Method와 Hooke and Jeeves Pattern Search method에 External Penalty Function이 적용된 SUMT방법을 결합시킨 SUMTNM와 SUMTHJ를 사용하였으며, 해석 결과는 sandwich panel의 구조 설계에 활용할 수 있도록 표를 작성하였다.

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DESIGN OF A LOAD FOLLOWING CONTROLLER FOR APR+ NUCLEAR PLANTS

  • Lee, Sim-Won;Kim, Jae-Hwan;Na, Man-Gyun;Kim, Dong-Su;Yu, Keuk-Jong;Kim, Han-Gon
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제44권4호
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    • pp.369-378
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    • 2012
  • A load-following operation in APR+ nuclear plants is necessary to reduce the need to adjust the boric acid concentration and to efficiently control the control rods for flexible operation. In particular, a disproportion in the axial flux distribution, which is normally caused by a load-following operation in a reactor core, causes xenon oscillation because the absorption cross-section of xenon is extremely large and its effects in a reactor are delayed by the iodine precursor. A model predictive control (MPC) method was used to design an automatic load-following controller for the integrated thermal power level and axial shape index (ASI) control for APR+ nuclear plants. Some tracking controllers employ the current tracking command only. On the other hand, the MPC can achieve better tracking performance because it considers future commands in addition to the current tracking command. The basic concept of the MPC is to solve an optimization problem for generating finite future control inputs at the current time and to implement as the current control input only the first control input among the solutions of the finite time steps. At the next time step, the procedure to solve the optimization problem is then repeated. The support vector regression (SVR) model that is used widely for function approximation problems is used to predict the future outputs based on previous inputs and outputs. In addition, a genetic algorithm is employed to minimize the objective function of a MPC control algorithm with multiple constraints. The power level and ASI are controlled by regulating the control banks and part-strength control banks together with an automatic adjustment of the boric acid concentration. The 3-dimensional MASTER code, which models APR+ nuclear plants, is interfaced to the proposed controller to confirm the performance of the controlling reactor power level and ASI. Numerical simulations showed that the proposed controller exhibits very fast tracking responses.

Parallel Genetic Algorithm-Tabu Search Using PC Cluster System for Optimal Reconfiguration of Distribution Systems

  • Mun Kyeong-Jun;Lee Hwa-Seok;Park June-Ho
    • KIEE International Transactions on Power Engineering
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    • 제5A권2호
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    • pp.116-124
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    • 2005
  • This paper presents an application of the parallel Genetic Algorithm-Tabu Search (GA- TS) algorithm, and that is to search for an optimal solution of a reconfiguration in distribution systems. The aim of the reconfiguration of distribution systems is to determine the appropriate switch position to be opened for loss minimization in radial distribution systems, which is a discrete optimization problem. This problem has many constraints and it is very difficult to solve the optimal switch position because of its numerous local minima. This paper develops a parallel GA- TS algorithm for the reconfiguration of distribution systems. In parallel GA-TS, GA operators are executed for each processor. To prevent solution of low fitness from appearing in the next generation, strings below the average fitness are saved in the tabu list. If best fitness of the GA is not changed for several generations, TS operators are executed for the upper 10$\%$ of the population to enhance the local searching capabilities. With migration operation, the best string of each node is transferred to the neighboring node after predetermined iterations are executed. For parallel computing, we developed a PC-cluster system consisting of 8 PCs. Each PC employs the 2 GHz Pentium IV CPU and is connected with others through switch based rapid Ethernet. To demonstrate the usefulness of the proposed method, the developed algorithm was tested and is compared to a distribution system in the reference paper From the simulation results, we can find that the proposed algorithm is efficient and robust for the reconfiguration of distribution system in terms of the solution quality, speedup, efficiency, and computation time.

웨어러블 컴퓨터를 위한 저전력 실시간 운영체제 eRTOS 설계 및 구현 (Design and Implementation of eRTOS Real-time Operating Systems for Wearable Computers)

  • 조문행;최찬우;이철훈
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제8권9호
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    • pp.42-54
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    • 2008
  • 오늘날의 내장형 시스템은 군사 무기체계, 로봇, 인공위성 등과 같이 전통적인 내장형 시스템과 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), PDAs(Personal Digital Assistants)와 같이 통신과 멀티미디어 기기가 결합된 디지털 컨버전스 시스템에서 먹는 PC, 웨어러블 컴퓨터와 같은 차세대 PC 개념으로 진화하고 있다. 차세대 PC는 문서작성 인터넷 검색 데이터 관리 등에서 사용되었던 기존의 PC에서 분기된 네트워크 기반의 인간중심 디지털 정보기기이다. 웨어러블 컴퓨터는 극히 전력과 메모리 제한적인 시스템으로, 구성 하드웨어의 제약 사항을 극복하고 사용자 서비스의 QoS를 제공하기 위해 초소형이면서 저전력 기능을 갖춘 실시간 운영체제를 사용해야만 한다. 본 논문에서는 웨어러블 컴퓨터를 위한 저전력 실시간 운영체제 eRTOS를 설계 및 구현하였다. 본 논문에서 구현한 eRTOS는 18KB의 풋프린트(footprint)로 동적 전력 관리 기법(Dynamic Power Management)과 장치 전력 관리 기법(Device Power Management)의 저전력 기법이 구현되어 있다. 웨어러블 컴퓨터의 응용프로그램을 실험하여 47%의 전력 소모 감축효과를 확인하였다.

이동 컴퓨팅 환경에서 데이타 크기를 고려하는 적응적 브로드캐스팅 기법 (An Adaptive Method based on Data Size for Broadcast in Mobile Computing Environments)

  • 유영호;이종환;김경석
    • 한국정보과학회논문지:정보통신
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    • 제30권2호
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    • pp.155-166
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    • 2003
  • 이동 컴퓨팅은 최근 이동 통신 장비의 발전과 이동 통신 환경의 인터넷 연동으로 인해 컴퓨팅 연구 분야의 새로운 이슈로 등장했다. 이동 통신 환경은 잦은 접속 단절, 한정된 대역폭, 이동 클라이언트의 에너지 용량 제한 등 많은 제약이 있다. 이러한 제약으로 인해 많은 응용에서 사용자에게 데이타를 효율적으로 전달하기 위해 일반적으로 브로드캐스팅을 사용한다. 본 논문에서는 인기도와 데이타 크기를 고려하여 브로드캐스트하는 주기적 브로드캐스팅 채널과 이동 클라이언트의 요구에 따라 브로드캐스트하는 주문형 브로드캐스팅 채널로 브로드캐스팅 채널을 논리적으로 분할하고, 각 채널의 대역폭을 동적으로 할당하는 적응적 브로드캐스팅 기법을 제안한다. 제안하는 브로드캐스팅 기법은 브로드캐스트될 데이터를 선택할 패, 이동 클라이언트의 이동성을 고려하며, 본 논문에서 고안된 크기 요소SF(Size Factor)를 사용하여 대상 데이타의 크기를 고려한다. 본 논문에서는 또한 실험을 통해 이동 클라이언트의 전력 소모량을 측정하여 제안하는 브로드캐스팅 기법의 성능을 평가한다.

지연제약 무선 센서 네트워크를 위한 협력게임 기법에 기반한 전송 파워 제어 기법 (Coalitonal Game Theoretic Power Control for Delay-Constrained Wireless Sensor Networks)

  • 변상선
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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    • pp.107-110
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    • 2015
  • 이 논문에서 우리는 자원이 제약된 무선 센서네트워크에서 협력게임이론 (coalitional game theory) 기반의 전송파워제어 문제를 다룬다. 우리가 다루고자 하는 전송파워제어 문제는 각 센서의 에너지 효율성을 목적 함수 (objecitve function) 로 갖고 지연시간을 제약조건으로 갖는다. 이 문제는 two-sided one-to-one matching game 으로 모델링하고 core에 속하는 센서쌍의 매칭을 찾아내기 위해 deferred acceptance procedure (DAP)를 적용한다. Core에 속하는 매칭은 다른 센서와 매칭을 해도 현재 매칭 이상보다 좋은 결과를 가져오지 않는 매칭이 된다. 그리고, DAP를 반복해서 적용하게 되면 특정 안정상태에 도달하게 되는데, 그 안정상태에서는 지연시간제약을 만족시키면서 더 이상 에너지 효율성이 향상되지 않는 것을 보인다. 우리의 결과는 클러스터 기반의 센서 그룹방법과 지역 최적의 해 (local optimal solution)와 비교된다.

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Co-design of the LCL Filter and Control for Grid-Connected Inverters

  • Zhang, Yu;Xue, Mingyu;Li, Minying;Kang, Yong;Guerrero, Josep M.
    • Journal of Power Electronics
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    • 제14권5호
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    • pp.1047-1056
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    • 2014
  • In most grid-connected inverters (GCI) with an LCL filter, since the design of both the LCL filter and the controller is done separately, considerable tuning efforts have to be exerted when compared to inverters using an L filter. Consequently, an integrated co-design of the filter and the controller for an LCL-type GCI is proposed in this paper. The control strategy includes only a PI current controller and a proportional grid voltage feed-forward controller. The capacitor is removed from the LCL filer and the design procedure starts from an L-type GCI with a PI current controller. After the PI controller has been settled, the capacitor is added back to the filter. Hence, it introduces a resonance frequency, which is identified based on the crossover frequencies to accommodate the preset PI controller. Using the proposed co-design method, harmonic standards are satisfied and other practical constraints are met. Furthermore, the grid voltage feed-forward control can bring an inherent damping characteristic. In such a way, the good control performance offered by the original L-type GCI and the sharp harmonic attenuation offered by the latter designed LCL filter can be well integrated. Moreover, only the grid current and grid voltage are sensed. Simulation and experimental results verify the feasibility of the proposed design methodology.

Putative Secondary Structure of Human Hepatitis B Viral X mRNA

  • Kim, Ha-Dong;Choi, Yoon-Chul;Lee, Bum-Yong;Junn, Eun-Sung;Ahn, Jeong-Keun;Kang, Chang-Won;Park, In-Won
    • BMB Reports
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    • 제28권6호
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    • pp.509-514
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    • 1995
  • A putative secondary structure of the mRNA for the human hepatitis B virus (HBV) X gene is proposed based on not only chemical and enzymatic determination of its single- and double-stranded regions but also selection by the computer program MFOLD for energy minimum conformation under the constraints that the experimentally determined nucleotides were forced or prohibited to base pair. An RNA of 536 nucleotides including the 461-nucleotide HBV X mRNA sequence was synthesized in vitro by the phage T7 RNA polymerase transcription. The thermally renatured transcripts were subjected to chemical modifications with dimethylsulfate and kethoxal and enzymatic hydrolysis with single strand-specific RNase T1 and double strand-specific RNase V1, separately. The sites of modification and cleavage were detected by reverse transcriptase extension of 4 different primers. Many nucleotides could be assigned with high confidence, twenty in double-stranded and thirty-seven in Single-stranded regions. These nucleotides were forced and prohibited, respectively, to base pair in running the recursive RNA folding program MFOLD. The results suggest that 6 different regions (5 within X mRNA) of 14~23 nucleotides are Single-stranded. This putative structure provides a good working model and suggests potential target sites for antisense and ribozyme inhibitors and hybridization probes for the HBV X mRNA.

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