• 제목/요약/키워드: Numerical Approximation

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불확실성을 갖는 작업 할당 문제를 위한 표본 평균 근사법 (Sample Average Approximation Method for Task Assignment with Uncertainty)

  • 김광
    • 한국산업정보학회논문지
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    • 제28권1호
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    • pp.27-34
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    • 2023
  • 최상의 에이전트-작업 할당을 결정하는 문제는 조합 최적화(combinatorial optimization)의 대표적인 문제이자 NP-난해(NP-hard)임이 알려져 있다. 본 연구에서는 에이전트와 작업의 할당 시 결정되는 작업 수행 확률(completion probability)이 불확실한 상황에서의 문제를 다룬다. 에이전트나 작업 내부의 요인 혹은 시스템 외적인 요소로 인한 작업 수행 확률은 고정적이기보다 불확실성을 갖는 것이 일반적이다. 불확실성을 고려하지 않은 할당 결정은 변동성이 있는 현실 상황에서 효과적이지 않은 결정이 될 수 있다. 작업 수행 확률의 불확실성을 수학적으로 반영하기 위해 본 연 구에서는 추계적 계획법(stochastic programming)을 활용한 수리 모형을 제시한다. 본 연구에서는 효율적으로 문제를 풀기 위해 표본 평균 근사법(sample average approximation)을 활용한 알고리즘을 제안한다. 본 문제 해결 방법론을 이용해 효과적인 할당 결정과 상한값과 하한값을 구할 수 있고, 결과의 성능을 확인하기 위해 최적 격차(optimality gap)와 분산을 실험을 통해 제시한다. 이를 통해 알고리즘으로 구한 할당 결정의 우수성 및 강건성을 보인다.

포물선 지배 방정식과 비국소적 경계조건의 근사 차수 불일치에 의한 해석적 오차 (Analytic Error Caused by the Inconsistency of the Approximation Order between the Non Local Boundary Condition and the Parabolic Governing Equation)

  • 이근화;성우제
    • 한국음향학회지
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    • 제25권5호
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    • pp.229-238
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    • 2006
  • 본 논문에서는 수치 영역의 포물선 지배 방정식의 근사 차수와 수치 영역 경계의 비국소적 경계 조건의 근사 차수가 서로 다를 때 음파 해에 미치는 영향을 해석적으로 보였다. 우선 평면파 분석법을 이용해 비국소적 경계 조건을 반 무한 매질 영역으로 변환했다. 그리고 실제 수치 영역과 반 무한 매질 영역의 경계에서 해석적 반사 오차를 유도했다. 지배 방정식과 비국소적 경계 조건의 해석적 오차가 간단한 대수 식으로 표현 가능한 경우에 대해서는 대수적인 오차식을 유도하고 그 경향을 고찰했다. 지배 방정식이 일반적인 고차 포물선 방정식일 때는 대수적인 오차 식은 보다 복잡하게 표현되며 수치적 방법을 이용해 그 특성을 고찰했다. 최종적으로 지배 방정식의 차수에 따른 비국소적 경계 조건의 정밀도를 유도하고 해석적 반사 오차의 전반적인 특성에 대해 논의했다. 본 연구의 핵심 공헌은 포물선 방정식과 비국소적 경계 조건의 근사 차수가 다를 때 해석적 오차 추정 방법과 사용한계를 제시했다는데 있다.

A POSTERIORI ERROR ESTIMATOR FOR HIERARCHICAL MODELS FOR ELASTIC BODIES WITH THIN DOMAIN

  • Cho, Jin-Rae;J. Tinsley Oden
    • Journal of Theoretical and Applied Mechanics
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    • 제3권1호
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    • pp.16-33
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    • 2002
  • A concept of hierarchical modeling, the newest modeling technology. has been introduced early In 1990. This nu technology has a goat potential to advance the capabilities of current computational mechanics. A first step to Implement this concept is to construct hierarchical models, a family of mathematical models which are sequentially connected by a key parameter of the problem under consideration and have different levels in modeling accuracy, and to investigate characteristics In their numerical simulation aspects. Among representative model problems to explore this concept are elastic structures such as beam-, arch-. plate- and shell-like structures because the mechanical behavior through the thickness can be approximated with sequential accuracy by varying the order of thickness polynomials in the displacement or stress fields. But, in the numerical analysis of hierarchical models, two kinds of errors prevail: the modeling error and the numerical approximation errors. To ensure numerical simulation quality, an accurate estimation of these two errors Is definitely essential. Here, a local a posteriori error estimator for elastic structures with thin domain such as plate- and shell-like structures Is derived using element residuals and flux balancing technique. This method guarantees upper bounds for the global error, and also provides accurate local error Indicators for two types of errors, in the energy norm. Comparing to the classical error estimators using flux averaging technique, this shows considerably reliable and accurate effectivity indices. To illustrate the theoretical results and to verify the validity of the proposed error estimator, representative numerical examples are provided.

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A posteriori error estimator for hierarchical models for elastic bodies with thin domain

  • Cho, Jin-Rae
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제8권5호
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    • pp.513-529
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    • 1999
  • A concept of hierarchical modeling, the newest modeling technology, has been introduced in early 1990's. This new technology has a great potential to advance the capabilities of current computational mechanics. A first step to implement this concept is to construct hierarchical models, a family of mathematical models sequentially connected by a key parameter of the problem under consideration and have different levels in modeling accuracy, and to investigate characteristics in their numerical simulation aspects. Among representative model problems to explore this concept are elastic structures such as beam-, arch-, plate- and shell-like structures because the mechanical behavior through the thickness can be approximated with sequential accuracy by varying the order of thickness polynomials in the displacement or stress fields. But, in the numerical, analysis of hierarchical models, two kinds of errors prevail, the modeling error and the numerical approximation error. To ensure numerical simulation quality, an accurate estimation of these two errors is definitely essential. Here, a local a posteriori error estimator for elastic structures with thin domain such as plate- and shell-like structures is derived using the element residuals and the flux balancing technique. This method guarantees upper bounds for the global error, and also provides accurate local error indicators for two types of errors, in the energy norm. Compared to the classical error estimators using the flux averaging technique, this shows considerably reliable and accurate effectivity indices. To illustrate the theoretical results and to verify the validity of the proposed error estimator, representative numerical examples are provided.

수치파 수조를 이용한 설계파 생성에 관한 연구 (A Study on the Generation for the Design Waves with a Numerical Wave Tank)

  • 정성재;안희춘;신종근;최진
    • 대한조선학회논문집
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    • 제42권3호
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    • pp.205-211
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    • 2005
  • In this study, a new numerical procedure for the generation of a nonlinear tailored group of waves is presented. The procedure is based on the transient wave group technique. In order to integrate the nonlinearity during the wave propagation in the computational method, the Navier-Stokes equations are applied as governing equations. The governing equations are discretized by finite volume approximation. The deformation of the free water surface in each time step is pursued with a moving grid. A two-dimensional, numerical wave tank for the simulation of the wave propagation is developed and tested in detail. The numeric results are compared first with analytical wave theories and with measurements, in order to examine the correctness of the numerical wave tank. Wave surface elevation and associated fields of velocity and pressure are numerically computed and compared with measurements. Very good agreements show up.

Experimental and numerical analyses of RC beams strengthened in compression with UHPFRC

  • Thomaz E.T. Buttignol;Eduardo C. Granato;Tulio N. Bittencourt;Luis A.G. Bitencourt Jr.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제85권4호
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    • pp.511-529
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    • 2023
  • This paper aims to better understand the bonding behavior in Reinforced Concrete beams strengthened with an Ultra-High Performance Fiber Reinforced Concrete (RCUHPFRC) layer on the compression side using experimental tests and numerical analyses. The UHPFRC mix design was obtained through an optimization procedure, and the characterization of the materials included compression and slant shear tests. Flexural tests were carried out in RC beams and RC-UHPFRC beams. The tests demonstrated a debonding of the UHPFRC layer. In addition, 3D finite element analyses were carried out in the Abaqus CAE program, in which the interface is modeled considering a zero-thickness cohesive-contact approach. The cohesive parameters are investigated, aiming to calibrate the numerical models, and a sensitivity analysis is performed to check the reliability of the assumed cohesive parameters and the mesh size. Finally, the experimental and numerical values are compared, showing a good approximation for both the RC beams and the RC strengthened beams.

불포화대에서 오염물질 이동현상에 대한 다중구획 모델의 단순 근사방법 (Simplified Approximation Method of the Multi-Compartments Model on the Migration of Contaminant through Unsaturated Zone)

  • 정재학
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.29-37
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    • 2007
  • 특정 구획으로 유입된 오염물질이 해당 구획 내부에 순간적으로 균일하게 분포한다는 구획모델에 대한 기본가정의 한계로 인해, 전통적인 단일구획모델로는 불포화대에서 오염물질의 이동현상을 적절하게 예측할 수 없다. 한편 물리적으로 동일한 불포화대를 여러 개의 구획으로 구분한 다중구획모델링 기법은 실제 불포화대에서의 오염물질 이동 지연효과를 적절하게 설명할 수 있으나, 지금까지 일반적인 해석해가 보고된 바 없으며 고려하는 구획의 개수가 증가할수록 모델링에 많은 시간이 소요되는 등의 한계가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 이류가 지배적인 조건 하에서 불포화대의 오염물질 이동현상에 대한 다중구획모델을 수립하고 이를 해석적인 방법으로 계산할 수 있는 일반해를 유도한 후, 다중구획모델을 단일구획모델로 근사할 수 있는 수학적 제약조건을 도출하였다. 단순화된 근사방법론의 유효성은 가상적인 조건 하에서 간단한 수치해석적 방법을 통해 검증하였다. 물리적으로 동일한 특성을 갖는 불포화대를 단일 구획으로 가정할 경우, 불포화대로부터 포화대로 유입되는 오염물질의 전이율은 상수가 아닌 시간 종속적인 명목전이율로 표현할 수 있음을 증명하였다. 또한 명목전이율은 불포화대 구획간 전이율에 민감하며 오염층으로부터의 전이율에 대한 민감도는 미미한 것으로 나타났다. 이 연구에서 개발된 단순화된 근사방법론은 많은 시간이 요구되는 다중구획 모델링을 통하지 않고 불포화대 오염물질 이동현상을 신속하고 합리적으로 예측하기 위한 목적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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Analysis of cross-talk effects in volume holographic interconnections using perturbative integral expansion method

  • Jin, Sang-Kyu
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제2권2호
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    • pp.58-63
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    • 1998
  • Cross-talk effects in high-density volume holographic interconnections are investigated using perturbative iteration method of the integral form of Maxwell's wave equation. In this method, the paraxial approximation and negligence of backward scattering introduced in conventional coupled mode theory is not assumed. Interaction geometries consisting of non-coplanar light waves and multiple index gratings are studied. Arbitrary light polarization is considered. Systematic analysis of cross-talk effects due to multiple index gratings is performed in increasing level of diffraction orders corresponding to successive iterations. Some numerical examples are given for first and third order diffraction.

Application to the design of reduced-order robust MPC and MIMO identification

  • Lee, Kwang-Soon;Kim, Sang-Hoon
    • 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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    • 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
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    • pp.313-316
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    • 1997
  • Two different issues, design of reduced-order robust model predictive control and input signal design for identification of a MIMO system, are addressed and design techniques based on singular value decomposition(SVD) of the pulse response circulant matrix(PRCM) are proposed. For this, we investigate the properties of the PRCM, which is a periodic approximation of a linear discrete-time system, and show its SVD represents the directional as well as the frequency decomposition of the system. Usefulness of the PRCM and effectiveness of the proposed design techniques are demonstrated through numerical examples.

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Investigation on the Analysis of Transmission Line with Frequency Dependent Lossy Term

  • Ichikawa, Satoshi
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2002년도 ITC-CSCC -1
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    • pp.650-653
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    • 2002
  • The increaseing speeds are accompanied by decreases in pulse rise and fall time in VLSI circuits. These accenturate the high frequency spectral contents of the signals and cause the frequency dependent loss of the conductors which interconnect the various sub-circuits composing of VLSI circuit. The lossy effect is approximated by the square root of frequency dependence of the per unit length resistance. In the practical applications, several problems may arise along with this approximation, so we extend our investigation of the lossy effect by numerical Laplace inversion method.

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