Objective: The purpose of this study is to develop visual complexity metrics based on theoretical bases. Background: With the development of IT technologies, drivers process a large amount of information caused by automotive human-machine interface (HMI), such as a cluster, a head-up display, and a center-fascia. In other words, these systems are becoming more complex and dynamic than traditional driving systems. Especially, these changes can lead to the increase of visual demands. Thus, a concept and tool is required to evaluate the complicated systems. Method: We reviewed prior studies in order to analyze the visual complexity. Based on complexity studies and human perceptual characteristics, the dimensions characterizing the visual complexity were determined and defined. Results: Based on a framework and complexity dimensions, a set of metrics for quantifying the visual complexity was developed. Conclusion: We suggest metrics in terms of perceived visual complexity that can evaluate the in-vehicle displays. Application: This study can provide the theoretical bases in order to evaluate complicated systems. In addition, it can quantitatively measure the visual complexity of In-vehicle information system and be helpful to design in terms of preventing risks, such as human error and distraction.
Utilizing robotic based reconfigurable nodal structural health monitoring systems has many advantages over static or human positioned sensor systems. However, creating a robot capable of traversing a variety of civil infrastructures is a difficult task, as these structures each have unique features and characteristics posing a variety of challenges to the robot design. This paper outlines the design and implementation of a novel robotic platform for deployment on ferromagnetic structures as an enabling structural health monitoring technology. The key feature of this design is the utilization of an attachment device which is an advancement of the common magnetic base found in the machine tool industry. By mechanizing this switchable magnetic circuit and redesigning it for light weight and compactness, it becomes an extremely efficient and robust means of attachment for use in various robotic and structural health monitoring applications. The ability to engage and disengage the magnet as needed, the very low power required to do so, the variety of applicable geometric configurations, and the ability to hold indefinitely once engaged make this device ideally suited for numerous robotic and distributed sensor network applications. Presented here are examples of the mechanized variable force magnets, as well as a prototype robot which has been successfully deployed on a large construction site. Also presented are other applications and future directions of this technology.
Throughout the world, aging populations and doctor shortages have helped drive the increasing demand for smart healthcare systems. Recently, these systems have benefited from the evolution of the Internet of Things (IoT), big data, and machine learning. However, these advances result in the generation of large amounts of data, making healthcare data analysis a major issue. These data have a number of complex properties such as high-dimensionality, irregularity, and sparsity, which makes efficient processing difficult to implement. These challenges are met by big data analytics. In this paper, we propose an innovative analytic framework for big healthcare data that are collected either from IoT wearable devices or from archived patient medical images. The proposed method would efficiently address the data heterogeneity problem using middleware between heterogeneous data sources and MapReduce Hadoop clusters. Furthermore, the proposed framework enables the use of both fog computing and cloud platforms to handle the problems faced through online and offline data processing, data storage, and data classification. Additionally, it guarantees robust and secure knowledge of patient medical data.
Goo-Hwan Shin;Hyosang Yoon;Hyeongcheol Kim;Dong-Soo Choi;Jae-Suk Lee;Yeong-Ho Shin;EunJi Lee;Sang-sub Park;Seokju Kang
Journal of Space Technology and Applications
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v.4
no.1
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pp.12-26
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2024
Attitude control of a satellite is very important to ensure proper for mission performance. Satellites launched in the past had simple missions. However, recently, with the advancement of technology, the tasks to be performed have become more complex. One example relies on a new technology that allows satellites quickly alter their attitude while orbiting in space. Currently, one of the most widely used technologies for satellite attitude control is the reaction wheel. However, the amount of torque generated by reaction wheels is too low to facilitate quick maneuvers by the satellite. One way to overcome this is to implement posture control logic using a control moment gyroscope (CMG). Various types of CMGs have been applied to space systems, and CMGs are currently mounted on large-scale satellites. However, although technological advancements have continued, the market for CMGs applicable to, small satellites remains in its early stages. An ultra-small CMG was developed for use with small satellites weighing less than 200 kg. The ultra-small CMG measured its target performance outcomes using a precision torque-measuring device. The target performance of the CMG, at 800 mNm, was set through an analysis. The final torque of the CMG produced through the design after the analysis was 821mNm, meaning that a target tolerance level of 10% was achieved.
Danielson, Kent T.;Adley, Mark D.;O'Daniel, James L.
Computers and Concrete
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v.7
no.2
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pp.159-167
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2010
This paper demonstrates numerical techniques for complex large-scale modeling with microplane constitutive theories for reinforced high strength concrete, which for these applications, is defined to be around the 7000 psi (48 MPa) strength as frequently found in protective structural design. Applications involve highly impulsive loads, such as an explosive detonation or impact-penetration event. These capabilities were implemented into the authors' finite element code, ParaAble and the PRONTO 3D code from Sandia National Laboratories. All materials are explicitly modeled with eight-noded hexahedral elements. The concrete is modeled with a microplane constitutive theory, the reinforcing steel is modeled with the Johnson-Cook model, and the high explosive material is modeled with a JWL equation of state and a programmed burn model. Damage evolution, which can be used for erosion of elements and/or for post-analysis examination of damage, is extracted from the microplane predictions and computed by a modified Holmquist-Johnson-Cook approach that relates damage to levels of inelastic strain increment and pressure. Computation is performed with MPI on parallel processors. Several practical analyses demonstrate that large-scale analyses of this type can be reasonably run on large parallel computing systems.
The demand from customers on better products and systems seems to be ever increasing. To meet the demand, the systems are becoming more and more complicated in terms of both scale and functionality, thereby requiring enormous effort in the development. One bright spot of this trend is that such effort has been the driving forces of the remarkable advancement in modern systems development. On the other hand, safety issues appear to be critical in many large-scale systems such as transportation and weapon systems including high-speed trains, airplanes, ships, missiles/rockets launchers, and so on. Such systems turn out to be prone to a variety of faults and thus the resultant failure can cause disastrous accidents. For the reason, they can be referred to as safety-critical systems. The systems failure can be attributed to either random or systemic factors (or sometimes both). The objective of this paper is on how to reduce potential systemic failure in safety critical systems. To do so, a proper system design is pursued to minimize the risk of systemic failure. A focus is placed on the fact that complex systems have a lot of complicated interfaces among the system elements. To effectively handle the sources of hazards at the complicated interfaces and resultant failure, a method is developed by utilizing a design structure matrix. As a case study, the developed method is applied in the design of train control systems.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.7
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pp.20-28
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2020
According to the 3020 RE (renewable energy) policy of the Korean Government, distributed generators, including PV (photovoltaic) and WP (wind power) systems, have been installed and operated in distribution systems. On the other hand, if large-scale PV systems are interconnected in a distribution system, the spread of PV systems may be postponed due to a reduction of the hosting capacity in PV systems because of the over-voltage phenomena at the customer end by violating the allowable voltage limits. Under these circumstances, this paper proposes an evaluation algorithm of the hosting capacity of a PV system based on the LDC (line drop compensation) method of SVR (step voltage regulator) to improve the hosting capacity when large-scale PV systems are installed in a distribution system. Moreover, this paper presents a modeling of a complex distribution system, which is composed of a large-scale PV system and SVR with the LDC method using PSCAD/EMTDC. The simulation results confirmed that the proposed algorithm and modeling are useful and practical tools for improving the hosting capacity of a PV system because the customer voltages are maintained within the allowable voltage limits even if 6.5[MW] of the PV system is installed in a distribution system with the LDC method of SVR.
It is becoming more and more important to develop safety-critical systems with special attention. Examples of the safety-critical systems include the mass transportation systems such as high speed trains, airplanes, ships and so forth. Safety critical issues can also exist in the development of atomic power plants that are attracting a great deal of attention recently as oil prices are sky-rocketing. Note that the safety-critical systems are in general large-scale and very complex for which case the effects of adopting the systems engineering (SE) approach has been quite phenomenal. Furthermore, safety-critical requirements should necessarily be realized in the design phase and be effectively maintained thereafter. In light of these comments, we have considered our approach to developing safety-critical systems to be based on the method combining the systems engineering and safety management processes. To do so, we have developed a design environment by constructing a whole life cycle model in two steps. In the first step, the integrated process model was developed by integrating the SE (ISO/IEC 15283) and systems safety (e.g., hazard analysis) activities and implemented in a computer-aided SE tool environment. The model was represented by three hierarchical levels: the life-cycle level, the process level, and the activity level. As a result, one can see from the model when and how the required SE and safety processes have to be carried out concurrently and iterately. Finally, the design environment was verified by the computer simulation.
Journal of the Korean Society of Systems Engineering
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v.14
no.1
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pp.72-82
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2018
Generally speaking, because of complexity of engineering process, the systems engineering may be not easy to understand clearly and not easy to perform also. The status of systems engineering infrastructure of the some Korean industry is not matured yet, i.e., the systems engineering process, method, tool and environment is not implemented consistently within the steel making industry. These difficulties are more severe at the concept and basic design phase than the detail design phase relatively. Korean industry has lots of development project for the precedented systems and usually has matured domain knowledge for the precedented systems. Even though there is a mature domain knowledge of the precedented systems, the development project will lead to failure under the condition of engineering system is not well equipped. For the project success, it is very important to have a proper engineering execution system especially for the concept design and basic phase, which has a high abstraction and a large influence on the whole project. This paper proposes a minimized design process that can be easily applied to the concept and basic design phase of the precedented systems, instead of complex system engineering processes. This paper also proposes the application case of the minimized design process and methods for a Blast Furnace System.
The Motion controllers provide the sophisticated performance and enhanced capabilities we can see in the movements of robotic systems. Several types of motion controllers are available, some based on the kind of overall control system in use. PLC (Programmable Logic Controller)-based motion controllers still predominate. The many peoples use MCU (Micro Controller Unit)-based board level motion controllers and will continue to in the near-term future. These motion controllers control a variety motor system like robotic systems. Generally, They consist of large and complex circuits. PLC-based motion controller consists of high performance PLC, development tool, and application specific software. It can be cause to generate several problems that are large size and space, much cabling, and additional high coasts. MCU-based motion controller consists of memories like ROM and RAM, I/O interface ports, and decoder in order to operate MCU. Additionally, it needs DPRAM to communicate with host PC, counter to get position information of motor by using encoder signal, additional circuits to control servo, and application specific software to generate a various velocity profiles. It can be causes to generate several problems that are overall system complexity, large size and space, much cabling, large power consumption and additional high costs. Also, it needs much times to calculate velocity profile because of generating by software method and don't generate various velocity profiles like arbitrary velocity profile. Therefore, It is hard to generate expected various velocity profiles. And further, to embed real-time OS (Operating System) is considered for more reliable motion control. In this paper, the structure of chip-based precision motion controller is proposed to solve above-mentioned problems of control systems. This proposed motion controller is designed with a FPGA (Field Programmable Gate Arrays) by using the VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) and Handel-C that is program language for deign hardware. This motion controller consists of Velocity Profile Generator (VPG) part to generate expected various velocity profiles, PCI Interface part to communicate with host PC, Feedback Counter part to get position information by using encoder signal, Clock Generator to generate expected various clock signal, Controller part to control position of motor with generated velocity profile and position information, and Data Converter part to convert and transmit compatible data to D/A converter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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