• 제목/요약/키워드: Matrix Computation

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계층적 축대칭요소에 의한 P-version모델 (P-Version Model Based on Hierarchical Axisymmetric Element)

  • 우광성;장용채;정우성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제12권4_1호
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    • pp.67-76
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    • 1992
  • 축대칭(軸對稱) 선형강성(線形彈性) 응력해석을 위해 p-version 유한요소법에 기초한 계층적(階層的) 정식화 과정이 제안되었다. 이 방식은 적분형 르장드르 다항식을 사용하여 절점좌표값을 갖지 않는 절점을 추가하여 형상함수의 조합형태로 변위함수(變位)를 근사시키는 방법이다. 형상함수(形狀函數)가 계층적 성질을 갖기 때문에 강성도(剛性度)행렬과 하중벡터도 계층적이 된다. 본 연구에서 제안된 요소(要所)의 장점(長點)은 다음과 같다. 첫째, 개선된 수치연산의 효율성이며 둘째, 요소간에 서로 다른 차수(次數)의 형상함수를 사용할 수 있고 셋째, p-세분화를 할 때 저차(低次)일 때 계산된 값을 그대로 사용할 수 있다. 수치예제를 통해 제안된 요소의 정확도(正確度), 효율성(效率性), 모델링의 간편성(簡便性), 적용성(適用性) 및 변위와 응력 그리고 에너지 Norm등을 사용하여 그 우월성을 입증하고 있다. 몇 가지 예제의 해석결과는 이미 발표된 논문과 아울러 해석적 방법에 의한 결과와 비교되었다.

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능동 소음 제어를 위한 정규화된 다채널 FxLMS 알고리즘 (Multi-channel normalized FxLMS algorithm for active noise control)

  • 정익주
    • 한국음향학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.280-287
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    • 2016
  • 본 논문에서는 다채널 능동 소음 제어를 위한 적응 필터에 적용할 수 있는 정규화된 FxLMS(Filtered-x Least Mean Square) 알고리즘을 제안하였다. 단일 채널 능동 소음 제어를 위한 FxLMS 알고리즘의 경우는 기존의 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘과 같은 방식으로 정규화할 수 있는 반면, 다채널 능동 소음 제어의 경우에는 단일 채널 방식의 정규화 알고리즘을 그대로 적용할 수 없다. 먼저, 최소 교란 원리에 근거한 일반화된 정규화 알고리즘을 이용하여, 역행렬 연산을 피하기 위하여 대각 성분만을 고려한 정규화 알고리즘을 제안하였다. 컴퓨터 모의 실험을 통하여 제안된 알고리즘을 정규화되지 않은 기존의 알고리즘들과 비교하였다. 제안된 알고리즘이 정규화되지 않은 기존의 알고리즘에 비하여 비정상 환경에서 우수한 성능을 가진다는 것을 보였다.

대규모 구조해석을 위한 보조기억장치 활용 선형 직접해법 (An Out of Core Linear Direct Solution Method for Large Scale Structural Analysis)

  • 김민기;김승조
    • 한국항공우주학회지
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    • 제42권6호
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    • pp.445-452
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    • 2014
  • 본 논문은 제한된 계산 자원을 가진 환경에서 대규모 구조해석을 위해 고안된 보조기억장치를 활용하는 선형 직접해법에 대해 논의한다. 대용량 구조해석은 많은 기억공간과 계산량을 요구하기에 계산 자원이 부족할 경우 보조기억장치를 활용하는 해법을 개발할 필요가 있다. 본 연구는 한정된 주기억장치의 활용성을 극대화하고 상대적으로 느린 보조기억장치 저장량을 최소화하는 다중프론트 해법의 알고리즘을 소개한다. 구조해석 문제의 대칭성을 활용한 스택 공간 사용 기법과 역순 스택 자료 구조, 데이터 블록 크기에 따른 선택적 저장 기법과 데이터 복원 기법을 제시하였다. 본문에서 논의된 방법들을 적용한 다중프론트 해법이 여러 성능비교 문제에서 더 나은 계산 성능을 보임을 확인할 수 있다.

델타연산자 섭동방법에 의한 항공기 동력학의 연산시간 감소 (Reduction of Computing Time in Aircraft Control by Delta Operating Singular Perturbation Technique)

  • 심규홍;사완
    • 한국항공우주학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.39-49
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    • 2003
  • 본 논문에서는 먼저 델타연산자 접근법과 섭동기법을 소개하였다. 전자는 수치연산에 있어서 round-off error를 줄여주고 후자는 시스템을 빠른 종속시스템과 느린 종속시스템으로 분리하여 연산시간을 줄여준다. 항공기의 동력학은 종방향 혹은 횡방향 모두 장주기(Phugoid)와 단주기 운동을 동시에 보여준다. 여기서는 경비행기 Beaver의 횡방향 모델에 섬동기법과 델타접슨법을 적용하여 얻는 근사치 해를 정확한 해와 비교하였다. 그 겨로가 개루프 시스템의 경우는 단 한번의 iteration을 시행하여 얻은 근사치 해가 정확한 해와 일치했고, 페루프 시스템의 경우는 iteration없이도 근사치 값이 정확한 해와 일치하였다. 이로써 제안된 방법들의 적용이 항공기 동력학 및 제어에 있어서 매우 유효함이 검증되었다.

비이진 내재적 피드백 자료를 위한 변형된 베이지안 개인화 순위 방법 (Modified Bayesian personalized ranking for non-binary implicit feedback)

  • 김동우;이은령
    • 응용통계연구
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    • 제30권6호
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    • pp.1015-1025
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    • 2017
  • 베이지안개인화순위(Bayesian personalized ranking) 방법은 내재적 피드백 자료를 분석하는 최첨단 추천시스템 통계기법 중 하나이다. 하지만, 기존의 베이지안개인화순위 방법은 내재적 피드백 자료를 변환한 이진 자료만을 고려하기 때문에 정보의 손실이 있을 수 있다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 내재적 피드백 자료의 수치적 크기에 기반한 확실함의 정도(level of confidence)를 고려하는 변형베이지안개인화순위 방법을 제안한다. 제안한 방법은 기존 방법처럼 상품간의 개인선호도에 관한 직관적인 확률모형 구조를 여전히 지니면서 내재적 피드백의 수치적 크기를 확실함의 정도로 반영할 수 있다는 점에서 유용하다. 또한 제안한 변형 베이지안개인화순위 방법을 수치적으로 구현하기 위해 확률그라디언트하강(stochastic gradient descent) 기법에 기반한 계산 알고리즘을 제시한다. 마지막으로, 스팀 비디오 게임 실제 데이터 분석을 통하여 기존방법에 비해 우수한 성능을 입증한다.

주파수 영역에서의 움직임 예측 및 보상을 위한 재귀 방정식을 이용한 웨이브프런트 어레이 프로세서 (A Wavefront Array Processor Utilizing a Recursion Equation for ME/MC in the frequency Domain)

  • 이주흥;류철
    • 한국통신학회논문지
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    • 제31권10C호
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    • pp.1000-1010
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    • 2006
  • 본 논문은 DCT(Discrete Cosine Transform) 기반의 움직임 예측 및 보상을 위한 새로운 연산 아키텍처를 제안한다. 기존 방식들의 경우 연산 시간의 단축을 위하여 2차원 DCT 계수의 희소성을 충분히 활용하지 못하고 있다. 본 논문에서는 DCT 영역에서의 효율적인 움직임 예측을 위한 재귀 방정식을 유도하고, 이를 바탕으로 PE로 구성된 WAP를 개발한다. 또한, 재귀 방정식을 이용하여, 움직임 예측된 영상이 저주파 성분부터 고주파 성분까지 다양한 주파수 대역을 갖는 것이 가능함을 보인다. WAP는 아키텍처의 수정 없이 로그형 탐색이나 3단계 탐색과 같은 다양한 움직임 예측 알고리즘들을 수행할 수 있으며, 이러한 특성들은 비디오 부호화와 복호화에 필요한 전력 소모를 줄이기 위하여 이용될 수 있다. 본 논문에서 제안한 WAP 아키텍처는 계산의 복잡도와 연산 시간을 효과적으로 감소시키며, SAD기준을 이용한 DCT 영역에서의 움직임 예측 및 보상 방식은 SAD 또는 SSD 기준을 이용한 공간 영역에서의 움직임 예측 및 보상 방식보다 높은 PSNR과 압축률을 제공함을 보여준다.

Salient Object Detection via Multiple Random Walks

  • Zhai, Jiyou;Zhou, Jingbo;Ren, Yongfeng;Wang, Zhijian
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제10권4호
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    • pp.1712-1731
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    • 2016
  • In this paper, we propose a novel saliency detection framework via multiple random walks (MRW) which simulate multiple agents on a graph simultaneously. In the MRW system, two agents, which represent the seeds of background and foreground, traverse the graph according to a transition matrix, and interact with each other to achieve a state of equilibrium. The proposed algorithm is divided into three steps. First, an initial segmentation is performed to partition an input image into homogeneous regions (i.e., superpixels) for saliency computation. Based on the regions of image, we construct a graph that the nodes correspond to the superpixels in the image, and the edges between neighboring nodes represent the similarities of the corresponding superpixels. Second, to generate the seeds of background, we first filter out one of the four boundaries that most unlikely belong to the background. The superpixels on each of the three remaining sides of the image will be labeled as the seeds of background. To generate the seeds of foreground, we utilize the center prior that foreground objects tend to appear near the image center. In last step, the seeds of foreground and background are treated as two different agents in multiple random walkers to complete the process of salient object detection. Experimental results on three benchmark databases demonstrate the proposed method performs well when it against the state-of-the-art methods in terms of accuracy and robustness.

준설토 유동해석을 위한 유한요소 수식화 (Numerical Formulation for Flow Analysis of Dredged Soil)

  • 신호성
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.41-48
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    • 2014
  • 준설토에 대한 연구는 주로 준설토의 1차원 침강 및 자중압밀 특성을 파악하는 실험적 연구가 진행되었다. 하지만 양질의 준설지반 확보를 위한 효과적인 투기장의 설계와 배출수에 의한 환경오염을 최소화하기 위해서는 준설토의 투기에 의한 유동특성의 체계적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 준설토 투기장의 펌핑에 의한 토사의 유동 형상을 모사하기 위하여 준설토사를 단일상으로 가정하고 연속 방정식을 유도하여 좌표축에 따른 힘 평형 방정식을 유도하였다. 준설토장의 3차원 거동 해석을 위한 컴퓨터 연산 부하와 모델링 소요시간을 최적화하기 위하여, 토체의 깊이 방향으로 적분을 수행하는 깊이 적분 방법을 지배 방정식에 적용하여, 3차원적 지형조건을 고려할 수 있도록 하였다. 지배 방정식의 보간함수를 이용한 공간분할에서 Petrov-Galerkin 수식화 기법을 적용하였다. 일반화된 사다리꼴 법칙으로 시간적분을 수행하고 Newton의 반복과정을 이용할 수 있도록 근사화시켰다. 가중행렬은 DG과 CDG 기법을 적용하였으며, 준설토 유동해석에서 가중행렬에 따른 수치적인 안정성을 평가하기 위하여 사각형 기둥 슬럼프 시뮬레이션을 수행하였다. 수치기법에 대한 비교 분석 결과는 DG 기법을 적용한 SU/PG 수식화가 유사진동을 최소화시키는 가장 안정적인 수치해석결과를 보여주는 것으로 나타났다.

유한요소법에 의한 이차원연속체의 구조해석 (Structural Analysis of Two-dimensional Continuum by Finite Element Method)

  • 이재영;고재군
    • 한국농공학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.83-100
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    • 1980
  • This study was intended to computerize the structural analysis of two-dimensional continuum by finite element method, and to provide a preparatory basis for more sophisticated and more generalized computer programs of this kind. A computer program, applicable to any shape of two-dimensional continuum, was formulated on the basis of 16-degree-of- freedom rectangular element. Various computational aspects pertaining to the implementation of finite element method were reviewed and settled in the course of programming. The validity of the program was checked through several case studies. To assess the accuracy and the convergence characteristics of the method, the results computed by the program were compared with solutions by other methods, namely the analytical Navier's method and the framework method. Through actual programming and analysis of the computed results, the following facts were recognized; 1) The stiffness matrix should necessarily be assembled in a condensed form in order to make it possible to discretize the continuum into practically adequate number of elements without using back-up storage. 2) For minimization of solution time, in-core solution of the equilibrium equation is essential. LDLT decomposition is recommended for stiffness matrices condensed by the compacted column storage scheme. 3) As for rectangular plates, the finite element method shows better performances both in the accuracy and in the rate of convergence than the framework method. As the number of elements increases, the error of the finite element method approaches around 1%. 4) Regardless of the structural shape, there is a uniform tendency in convergence characteristics dependent on the shape of element. Square elements show the best performance. 5) The accuracy of computation is independent of the interpolation function selected.

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Exact calculation of natural frequencies of repetitive structures

  • Williams, F.W.;Kennedy, D.;Wu, Gaofeng;Zhou, Jianqing
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제4권5호
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    • pp.553-568
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    • 1996
  • Finite element stiffness matrix methods are presented for finding natural frequencies (or buckling loads) and modes of repetitive structures. The usual approximate finite element formulations are included, but more relevantly they also permit the use of 'exact finite elements', which account for distributed mass exactly by solving appropriate differential equations. A transcendental eigenvalue problem results, for which all the natural frequencies are found with certainty. The calculations are performed for a single repeating portion of a rotationally or linearly (in one, two or three directions) repetitive structure. The emphasis is on rotational periodicity, for which principal advantages include: any repeating portions can be connected together, not just adjacent ones; nodes can lie on, and members along, the axis of rotational periodicity; complex arithmetic is used for brevity of presentation and speed of computation; two types of rotationally periodic substructures can be used in a multi-level manner; multi-level non-periodic substructuring is permitted within the repeating portions of parent rotationally periodic structures or substructures and; all the substructuring is exact, i.e., the same answers are obtained whether or not substructuring is used. Numerical results are given for a rotationally periodic structure by using exact finite elements and two levels of rotationally periodic substructures. The solution time is about 500 times faster than if none of the rotational periodicity had been used. The solution time would have been about ten times faster still if the software used had included all the substructuring features presented.