Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.23
no.4
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pp.337-344
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2014
While implicit integration methods such as Newton's method have excellent stability for the analysis of stiff and constrained mechanical systems, they have the drawback that the evaluation and LU-factorization of the system Jacobian matrix required at every time step are time-consuming. This paper proposes a Jacobian update-free Newton's method in order to overcome these defects. Because the motions of all bodies in a vehicle model are limited with respect to the chassis body, the equations are formulated with respect to the moving chassis-body reference frame instead of the fixed inertial reference frame. This makes the system Jacobian remain nearly constant, and thus allows the Newton's method to be free from the Jacobian update. Consequently, the proposed method significantly decreases the computational cost of the vehicle dynamic simulation. This paper provides detailed generalized formulation procedures for the equations of motion, constraint equations, and generalized forces of the proposed method.
This paper presents a fast and accurate contingency analysis in EHV systems for line outages, loss of generation of redispatching and loss-of-load or load management. Unlike other contingencies, line outage requires the modification of the Jacobian of the base case power flow and the calculation of its new inverse, which is substantially different from the original inverse. In this paper, we obtain the inverse of the new Jacobian from the original inverse without repeating the time consuming matrix inversion process. Numerical test results show the significant improvement in the accuracies compared with those obtained using the original inverse.
Orbit determination problems have been interest of many researchers for long time. Due to the high nonlinearity of the equation of motion and the measurement model, it is necessary to linearize the both equations. To avoid linearization, the filter based on Fokker-Planck equation is designed. with the extended Kalman filter update mechanism, in which the associated Fokker-Planck equation was solved efficiently and accurately via discrete quadrature and the measurement update was done through the extended Kalman filter update mechanism. This filter based on the DQMOM and the EKF update is applied to the orbit determination problem with appropriate modification to mitigate the filter smugness. Unlike the extended Kalman filter, the hybrid filter based on the DQMOM and the EKF update does not require the burdensome evaluation of the Jacobian matrix and Gaussian assumption for the system, and can still provide more accurate estimations of the state than those of the extended Kalman filter especially when measurements are sparse. Simulation results indicate that the advantages of the hybrid filter based on the DQMOM and the EKF update make it a promising alternative to the extended Kalman filter for orbit estimation problems.
In boundary estimation in Electrical Impedance Tomography (EIT), conventional method is the modified Newton Raphson (mNR) method .The mNR is famous for good method since has good convergence and robustness against noisy data. But the mNR is low efficiency to get and update Jacobian matrix. So, the mNR become very slow algorithm. We propose the Quasi Newton (QN) method to improve efficiency which will lead to speed up in boundary estimation. The QN can improve a low efficiency by using estimated Jacobian matrix contrary to using exactly calculated Jacobian matrix, this used by the mNR. And finally, we propose the modified Quasi Newton (mQN) method because the QN has some problems such as bad early convergence rate and instability of 'divided by zero'. For the verification of the propose method, numerical experiments are conducted and the results show a good performance.
In this paper, we address the problem of controlling an end-effector to track and grab a moving target using the visual servoing technique. A visual servo mechanism based on the image-based servoing principle, is proposed by using visual feedback to control an end-effector without calibrated robot and camera models. Firstly, we consider the control problem as a nonlinear least squares optimization and update the joint angles through the Taylor Series Expansion. And to track a moving target in real time, the Jacobian estimation scheme(Dynamic Broyden's Method) is used to estimate the combined robot and image Jacobian. Using this algorithm, we can drive the objective function value to a neighborhood of zero. To show the effectiveness of the proposed algorithm, simulation results for a six degree of freedom robot are presented.
In this paper, we propose a new rank two quasi-Newton method based on adjoint Broyden updates for solving symmetric nonlinear equations, which can be seen as a class of adjoint BFGS method. The new rank two quasi-Newton update not only can guarantee that $B_{k+1}$ approximates Jacobian $F^{\prime}(x_{k+1})$ along direction $s_k$ exactly, but also shares some nice properties such as positive deniteness and least change property with BFGS method. Under suitable conditions, the proposed method converges globally and superlinearly. Some preliminary numerical results are reported to show that the proposed method is effective and competitive.
This paper presents applications of the objective stress rates to stress update algorithms for transient shell dynamic analysis within the context of explicit time integration. The hypo elasto-plastic materials are assumed in establishing constitutive equations. The derivation of the objective stress rates are investigated by use of the Lie derivative. Comparison results are given between the Kirchhoff and Cauchy stress formulation. The Jacobian determination algorithm proposed in this paper is presented in association with the Belytschko-Lin-Tsay shell theory. Several numerical examples are demonstrated including contact and non-contact examples, by which proposed algorithms are compared with respect to the accuracy and effectiveness.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.50
no.4
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pp.166-171
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2001
Object-oriented programming is a solution for problems in the development, maintenance, and update of large software such as power system analysis software. However, many applications in the electrical industry critically depend on the computational efficiency of the implementation. In order to be flexible and reduce the computation time, this paper represents an efficient method for constructing a Jacobian matrix and for factorizing it, and designs the class hierarchy for power system. This method is applied to four different power systems for load flow calculation. The performance of the object-oriented program developed in C++ is assessed in computer simulation.
In order to enhance the connectivity of fracture network as fluid path in enhanced/engineered geothermal system (EGS), the exact locating of hydraulic fractured zone is very important. Hydraulic fractures can be tracked by locating of microseismic events which are occurred during hydraulic fracture stimulation at each stage. However, since the subsurface velocity is changed due to hydraulic fracturing at each stage, in order to find out the exact location of microseismic events, we have to consider the velocity change due to hydraulic fracturing at previous stage when we perform the mapping of microseimic events at the next stage. In this study, we have modified 3D locating algorithm of microseismic data which was developed by Kim et al. (2015) and have developed 3D velocity update algorithm using occurred microseismic data. Eikonal equation which can efficiently calculate traveltime for complex velocity model at anywhere without shadow zone is used as forward engine in our inversion. Computational cost is dramatically reduced by using Fresnel volume approach to construct Jacobian matrix in velocity inversion. Through the numerical test which simulates the geothermal survey geometry, we demonstrated that the initial velocity model was updated by using microseismic data. In addition, we confirmed that relocation results of microseismic events by using updated velocity model became closer to true locations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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