• 제목/요약/키워드: Mathematical Modeling

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Risk-Incorporated Trajectory Prediction to Prevent Contact Collisions on Construction Sites

  • Rashid, Khandakar M.;Datta, Songjukta;Behzadan, Amir H.;Hasan, Raiful
    • Journal of Construction Engineering and Project Management
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    • 제8권1호
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    • pp.10-21
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    • 2018
  • Many construction projects involve a plethora of safety-related problems that can cause loss of productivity, diminished revenue, time overruns, and legal challenges. Incorporating data collection and analytics methods can help overcome the root causes of many such problems. However, in a dynamic construction workplace collecting data from a large number of resources is not a trivial task and can be costly, while many contractors lack the motivation to incorporate technology in their activities. In this research, an Android-based mobile application, Preemptive Construction Site Safety (PCS2) is developed and tested for real-time location tracking, trajectory prediction, and prevention of potential collisions between workers and site hazards. PCS2 uses ubiquitous mobile technology (smartphones) for positional data collection, and a robust trajectory prediction technique that couples hidden Markov model (HMM) with risk-taking behavior modeling. The effectiveness of PCS2 is evaluated in field experiments where impending collisions are predicted and safety alerts are generated with enough lead time for the user. With further improvement in interface design and underlying mathematical models, PCS2 will have practical benefits in large scale multi-agent construction worksites by significantly reducing the likelihood of proximity-related accidents between workers and equipment.

Window Flow 제어기능을 가진 음성/데이타 패킷통신망의 성능해석 (Performance Analysis of an Integrated Voice/Data Packet Communication Network with Window Flow Control)

  • 손수현;은종관
    • 한국통신학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.227-236
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    • 1986
  • 본 논문에서는 window flow 제어기능을 가진 음성과 데이터가 집적된 패킷 통신망을 폐쇄 multichain queueing 시스템으로 modeling하고 평균치해석 방법으로 성능을 분석하였다. 서로 다른 priority 등급을 가진 여러가지 메시지를 전송하기 위한 패킷망 성능해석을 위해서 본 논문에서는 평균치해석과 effective capacity개념에 의한 성능해석 방법을 사용하였다. 구체적으로 각 노드에서의 평균 buffer 점유율, virtual channel의 link throughput의 이용도, 각 메세지의 평균지연시간등 망의 통계적 특성들을 이론으로 분석하고 simulation으로 검증하였다. 제안된 해석방법을 사용할 경우 link의 데이타의 상태를 10%이내의 정확도로 예측할 수 있고 음성 메시지와 외부 데이타의 상태는 5% 이내으 ㅣ정확도로 예측할 수 있다.

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Chloride diffusivity of concrete: probabilistic characteristics at meso-scale

  • Pan, Zichao;Ruan, Xin;Chen, Airong
    • Computers and Concrete
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    • 제13권2호
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    • pp.187-207
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    • 2014
  • This paper mainly discusses the influence of the aggregate properties including grading, shape, content and distribution on the chloride diffusion coefficient, as well as the initiation time of steel corrosion from a probabilistic point of view. Towards this goal, a simulation method of random aggregate structure (RAS) based on elliptical particles and a procedure of finite element analysis (FEA) at meso-scale are firstly developed to perform the analysis. Next, the chloride diffusion coefficient ratio between concrete and cement paste $D_{app}/D_{cp}$ is chosen as the index to represent the effect of aggregates on the chloride diffusion process. Identification of the random distribution of this index demonstrates that it can be viewed as actually having a normal distribution. After that, the effect of aggregates on $D_{app}/D_{cp}$ is comprehensively studied, showing that the appropriate properties of aggregates should be decided by both of the average and the deviation of $D_{app}/D_{cp}$. Finally, a case study is conducted to demonstrate the application of this mesoscopic method in predicting the initiation time of steel corrosion in reinforced concrete (RC) structures. The mesoscopic probabilistic method developed in this paper can not only provide more reliable evidences on the proper grading and shape of aggregates, but also play an important role in the probability-based design method.

Nonlinear Identification of Electronic Brake Pedal Behavior Using Hybrid GMDH and Genetic Algorithm in Brake-By-Wire System

  • Bae, Junhyung;Lee, Seonghun;Shin, Dong-Hwan;Hong, Jaeseung;Lee, Jaeseong;Kim, Jong-Hae
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제12권3호
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    • pp.1292-1298
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    • 2017
  • In this paper, we represent a nonlinear identification of electronic brake pedal behavior in the brake-by-wire (BBW) system based on hybrid group method of data handling (GMDH) and genetic algorithm (GA). A GMDH is a kind of multi-layer network with a structure that is determined through training and which can express nonlinear dynamics as a mathematical model. The GA is used in the GMDH, enabling each neuron to search for its optimal set of connections with the preceding layer. The results obtained with this hybrid approach were compared with different nonlinear system identification methods. The experimental results showed that the hybrid approach performs better than the other methods in terms of root mean square error (RMSE) and correlation coefficients. The hybrid GMDH/GA approach was effective for modeling and predicting the brake pedal system under random braking conditions.

전력계통해석용 프로그램에 적용하기 위한 부하모델링 (A Load Modeling to Utilize Power System Analysis Software)

  • 지평식
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제13권4호
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    • pp.96-101
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    • 1999
  • 전력계통에서 부하모델은 안정도 해석과 조류계산의 정도를 높이기 위하여 매우 중요하다. 전력계통의 모선은 전압/주파수 변화에 따라 소비형태가 다른 다양한 부하들로 구성되어 있다. 따라서 전압/주파수 변화에 따른 부하모델을 고려하지 않으면 안된다. 본 연구는 정도 높은 부하모델링을 위해 신경회로망을 사용하였다. 대표적인 주거용 부하를 선정하여 전압과 주파수를 변화시키면서 부하특성을 측정하였다. 실험에서 얻은 실적자료로 신경회로망을 이용한 개별부하모델을 구축하고, 개별부하모델과 부하구성비에 의한 집단부하 모델을 제시하였다. 또, 전력계통해석 프로그램에 적용하기 위한 수학적 모델로의 변환기법을 제시하였다.

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LTE-D2D 차량 네트워크에서 정보 전달 방법 (Data Dissemination in LTE-D2D Based Vehicular Network)

  • 심용희;김영한
    • 한국통신학회논문지
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    • 제40권3호
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    • pp.602-612
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    • 2015
  • 현재 표준 차량 통신 프로토콜인 IEEE 802.11p는 차량 간 한 홉 전송을 수행하기 때문에 차량 환경에서 효율적인 정보 전달을 수행하는데 한계가 있다. 본 논문은 차량 환경에서 효율적인 정보 전달을 위해 무선 근거리 통신 중 하나인 LTE-D2D 기술을 사용한 차량 네트워크를 제안한다. 이때 전송 메시지 형태는 IP 패킷 옵션을 지닌 이름 기반 정보 메시지를 사용하고 일반 차량 노드는 요청하는 메시지를 중간 매개 노드인 대형 차량 노드로 전송하여 정보를 전송 받는다. 성능 분석을 통해 셀룰러 네트워크와 제안된 LTE-D2D 차량 네트워크에서의 패킷전달 시간에 따른 데이터 처리율을 비교하였다.

멀티홉 셀룰러 네트워크에서 릴레이 위치에 따른 하향링크 SINR 분석 (Downlink SINR Analysis of Multihop Cellular Networks according to Relay Positions)

  • 조성현;문성호
    • 한국통신학회논문지
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    • 제35권6A호
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    • pp.594-599
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    • 2010
  • 본 논문은 멀티홉 셀룰러 네트워크에서 릴레이 노드의 배치 위치가 하향링크 SINR에 미치는 영향을 분석한다. 분석 모델에서는 릴레이 노드가 셀 안쪽으로 배치되는 것과 인접한 두 셀의 경계지역에 배치되는 두 가지 시나리오를 가정한다. 본 논문에서는 위 두 가지 시나리오의 하향링크 SINR을 비교 분석하기 위한 수학적 모델을 도출한다. 제안하는 수학적 모델에서는 멀티-셀 구조 및 셀 간 간섭 등을 고려한다. 수학적 분석 결과는 릴레이 노드들을 셀 안쪽에 배치하는 경우에 셀 간 간섭의 증가에도 불구하고 수신 신호 세기의 증가로 인해 릴레이 노드들을 셀 경계에 배치하는 경우에 비해 SINR이 증가함을 보인다.

수학교육에서 모델의 활용에 대한 국외 문헌 연구 (Literature Review of Research on Models in Mathematics Education)

  • 박진형;이경화
    • 대한수학교육학회지:수학교육학연구
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    • 제24권3호
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    • pp.285-310
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    • 2014
  • 수학교육에서 논의되고 있는 모델의 의미와 역할에 대한 여러 관점들을 분명히 할 필요성이 제기되고 있음에도 불구하고, 여전히 이에 대한 합의는 찾아보기 어렵다. 이에 본 연구에서는 모델에 대한 선행 연구들을 검토하여 수학교육 연구 공동체에서 논의되고 있는 모델에 대한 여러 관점들을 분명히 하는 데 목적을 둔다. 연구 결과, 모델에 대한 세 가지 관점이 도출되었으며, 모델에 대한 각 관점은 수학적 지식에 대한 존재론적 관점과 모델의 인식론적 역할에 대한 해석과 밀접하게 관련된 것으로 확인되었다.

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원심분사주조법에 의한 $Cu-X(=Al_2O_3,W)_p$ 복합재료의 미세조직 및 복합화 (Compositing Modes and Microstructures of $Cu-X(=Al_2O_3,W)_p$ Composite by Centrifugal Spray-Cast Deposition)

  • 배차헌;정해용
    • 한국주조공학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.480-487
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    • 1997
  • Particle reinforced metal matrix composites(MMCs) via a centrifugal spray-cast deposition(CSD) process were fabricated by injecting second phase particles($Al_2O_3$<40${\mu}m$, W<17.3${\mu}m$) into copper melt on the atomizing disc. Compositing modes were investigated by combining microstructures and mathematical modeling between Cu droplets and the reinforced particles injected. The $Cu/W_P$ powders were shown that the W particles penetrate and get embedded in the Cu droplets. It is considered that the W particles composite preferentially in Cu melt on the atomizing disc. On the other hand, the $Al_2O_3$, particles did not penetrate into the Cu droplets on the atomizing disc but get attached in surface of Cu droplets during the flight. It is considered that the compositing may be attained in the flight distance which the relative velocity between Cu droplet and $Al_2O_3$, particle is maximum. The microstructure of the $Cu/W_P$ and the $Cu/(Al_2O_3)_p$ composite preform was strongly influenced by compositing modes of droplets, and after subsequent deposition it was comprised as it is called the dispersed type and the cell type of microstructure, respectively.

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L.E.O. Satellite Power Subsystem Reliability Analysis

  • Zahran M.;Tawfik S.;Dyakov Gennady
    • Journal of Power Electronics
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    • 제6권2호
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    • pp.104-113
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    • 2006
  • Satellites have provided the impetus for the orderly development of reliability engineering research and analysis because they tend to have complex systems and hence acute problems. They were instrumental in developing mathematical models for reliability, as well as design techniques to permit quantitative specification, prediction and measurement of reliability. Reliability engineering is based on implementing measures which insure an item will perform its mission successfully. The discipline of reliability engineering consists of two fundamental aspects; $(1^{st})$ paying attention to details, and $(2^{nd})$ handling uncertainties. This paper uses some of the basic concepts, formulas and examples of reliability theory in application. This paper emphasizes the practical reliability analysis of a Low Earth Orbit (LEO) Micro-satellite power subsystem. Approaches for specifying and allocating the reliability of each element of the power system so as to meet the overall power system reliability requirements, as well as to give detailed modeling and predicting of equipment/system reliability are introduced. The results are handled and analyzed to form the final reliability results for the satellite power system. The results show that the Electric Power Subsystem (EPS) reliability meets the requirements with quad microcontrollers (MC), two boards working as main and cold redundant while each board contains two MCs in a hot redundant.