Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.2
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pp.67-74
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2005
This paper concerns attitude controller design for a 3-staged launch vehicle which has movable nozzle TVC systems for all stages as its control systems. The PD-type control gains are determined by shaping the corresponding closed-loop natural frequencies for the purpose of guaranteeing the required stability margin. Bending filters are also designed to stabilize the bending modes by using parametric optimization method. The designed controllers are verified using six degree of freedom flight simulations in MATLAB.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.24
no.4
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pp.392-400
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2016
In this paper, a study based on engine operating conditions versus hybrid excavator engines was conducted about the engine performance and fuel consumption via the 1-D engine simulation model. First of all, engine operating points with performance and emission were determined by driving patterns. The 1-D HFEM(High Frequency Engine Model) was developed for deep insight into engine combustion and the energy conversion phenomena. In accordance with changing operating points, especially High Idle and Rated output conditions, engine parameters and systems such as turbocharger(Waste Gate Turbocharger and Variable Geometry Turbocharger) injection strategies and EGR(Exhaust Gas Recirculation) should be considered. Therefore, various configurations and parametric analysis with optimization methods in hybrid excavator were simulated and optimized by NLPQL(Non-linear Programming by Quadratic Lagrangian algorithm) in 1-D HFEM. As a result, the fuel consumption with the developed hybrid electric excavator engine could be significantly decreased and bsfc(Brake Specific Fuel Consumption) was also reduced about 5 % to 7 % without any performance degradation.
In the risk and reliability analysis of complex technological systems, the primary concern of formal uncertainty analysis is to understand why uncertainties arise, and to evaluate how they impact the results of the analysis. In recent times, many of the uncertainty analyses have focused on parameters of the risk and reliability analysis models, whose values are uncertain in an aleatory or an epistemic way. As the field of parametric uncertainty analysis matures, however, more attention is being paid to the explicit treatment of uncertainties that are addressed in the predictive model itself as well as the accuracy of the predictive model. The essential steps for evaluating impacts of these model uncertainties in the presence of parameter uncertainties are to determine rigorously various sources of uncertainties to be addressed in an underlying model itself and in turn model parameters, based on our state-of-knowledge and relevant evidence. Answering clearly the question of how to characterize and treat explicitly the forgoing different sources of uncertainty is particularly important for practical aspects such as risk and reliability optimization of systems as well as more transparent risk information and decision-making under various uncertainties. The main purpose of this paper is to provide practical guidance for quantitatively treating various model uncertainties that would often be encountered in the risk and reliability modeling process of complex technological systems.
This paper aims at contributing to the field of ship design by introducing new systematic variation methods for ship hull forms. Hull form design is generally carried out in two stages. The first is the global variation considering the sectional area curve. Because the geometric properties of a sectional area curve have a decisive effect on the global hydrodynamic properties of ships, the design of a sectional area curve that satisfies various global design conditions, e.g., the displacement, longitudinal center of buoyancy, etc., is important in the initial hull form design stage. The second stage involves the local design of section forms. Section forms affect the local hydrodynamic properties, e.g., the local pressure in the fore- and aftbody. This paper deals with a new method for the systematic variation of sectional area curves. The longitudinal volume distribution of a ship depends on the sectional area curve, which can geometrically be controlled using parametric variation and a variation that uses the modification function. Based on these methods, we suggest a more generalized method in connection with the derivation of the lines for a new design compared to those for similar ships. This is the so-called the volumetric balanced variation (VOB) method for ship forms using a B-spline modification function and an optimization technique. In this paper the global geometric properties of hull forms are totally controlled by the form parameters. We describe the new method and some application examples in detail.
Dynamic response of two adjacent single degree-of-freedom (SDOF) structures connected with friction damper under base excitation is investigated. The base excitation is modeled as a stationary white-noise random process. As the force-deformation behavior of friction damper is non linear, the dynamic response of connected structures is obtained using the equivalent linearization technique. It is observed that there exists an optimum value of the limiting frictional force of the damper for which the mean square displacement and the mean square absolute acceleration responses of the connected structures attains the minimum value. The close form expressions for the optimum value of damper frictional force and corresponding mean square responses of the coupled undamped structures are derived. These expressions can be used for initial optimal design of the friction damper for connected structures. A parametric study is also carried out to investigate the influence of system parameters such as frequency ratio and mass ratio on the response of the coupled structures. It has been observed that the frequency ratio has significant effect on the performance of the friction damper, whereas the effects of mass ratio are marginal. Finally, the verification of the derived close from expressions is made by correlating the response of connected structures under real earthquake excitations.
In general, ship hull form design is carried out in two stages. In the first stage, the longitudinal variation of the sectional area curves is adapted from a similar mother ship to determine the volume distribution in ships. At this design stage, the initial design conditions of displacement, longitudinal center of buoyancy, etc. are satisfied and the global hydrodynamic properties of the structure are optimized. The second stage includes the local designing of the sectional forms. Sectional forms are related to the local pressure resistance in the fore- and aft-body shapes, cargo boundaries, interaction between the hull and propeller, etc. These relationships indicate that the hull sections need to be optimized in order to minimize the local resistance. The volumetric balanced (VOB) variation of ship hull forms has been suggested by Kim (2013) as a generalized, systematic variation method for determining the sectional area curves in hull form design. This method is characterized by form parameters and is based on an optimization technique. This paper emphasizes on an extensional function of the VOB considering a geometrical wave profile. We select a container ship and an LNG carrier to demonstrate the applicability of the proposed technique. Through analysis, we confirm that the VOB method, considering the geometrical wave profile, can be used as an efficient tool in the hull form design for ships.
In this paper, a new semi-analytical solution for estimating the pull-in parameters of electrically actuated functionally graded (FG) nanobeams is proposed. All the bulk and surface material properties of the FG nanoactuator vary continuously in thickness direction according to power law distribution. Here, the modified couple stress theory (MCST) and Gurtin-Murdoch surface elasticity theory (SET) are jointly employed to capture the size effects of the nanoscale beam in the context of Euler-Bernoulli beam theory. According to the MCST and SET and accounting for the mid-plane stretching, axial residual stress, electrostatic actuation, fringing field, and dispersion (Casimir or/and van der Waals) forces, the nonlinear nonclassical equation of motion and boundary conditions are obtained derived using Hamilton principle. The proposed semi-analytical solution is derived by employing Galerkin method in conjunction with the Particle Swarm Optimization (PSO) method. The proposed solution approach is validated with the available literature. The freestanding behavior of nanoactuators is also investigated. A parametric study is conducted to illustrate the effects of different material and geometrical parameters on the pull-in response of cantilever and doubly-clamped FG nanoactuators. This model and proposed solution are helpful especially in mechanical design of micro/nanoactuators made of FGMs.
In this paper, numerical and experimental assessments have been conducted in order to investigate the capability of using CFRP for the seismic capacity improvement and relocation of plastic hinge in reinforced concrete connections. Two scaled down exterior reinforced concrete beam to column connections have been used. These two connections from a strengthened moment frame have been tested under uniformly distributed load before and after optimization. The results of experimental tests have been used to verify the accuracy of numerical modeling using computational ABAQUS software. Application of FRP plate on the web of the beam in connections to improve its capacity is of interest in this paper. Several parametric studies were carried out for CFRP reinforced samples, with different lengths and thicknesses in order to relocate the plastic hinge away from the face of the column.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.606-623
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2019
The path following problem of a ship sailing in restricted waters under wind effect is investigated based on Robust $H_{\infty}$ Guaranteed Cost Control (RHGCC). To design the controller, the ship maneuvering motion is modeled as a linear uncertain system with norm-bounded time-varying parametric uncertainty. To counteract the bank and wind effects, the integral of path error is augmented to the original system. Based on the extended linear uncertain system, sufficient conditions for existence of the RHGCC are given. To obtain an optimal robust $H_{\infty}$ guaranteed cost control law, a convex optimization problem with Linear Matrix Inequality (LMI) constraints is formulated, which minimizes the guaranteed cost of the close-loop system and mitigates the effect of external disturbance on the performance output. Numerical simulations have confirmed the effectiveness and robustness of the proposed control strategy for the path following goal of a ship sailing in restricted waters under wind effect.
In this study, two powerful techniques, namely particle swarm optimization (PSO) and imperialist competitive algorithm (ICA) were selected and combined with a pre-developed ANN model aiming at improving its performance prediction of the compressive strength of concrete modified with fly ash. To achieve this study's aims, a comprehensive database with 379 data samples was collected from the available literature. The output of the database is the compressive strength (CS) of concrete samples, which are influenced by 9 parameters as model inputs, namely those related to mix composition. The modeling steps related to ICA-ANN (or neuro-imperialism) and PSO-ANN (or neuro-swarm) were conducted through the use of several parametric studies to design the most influential parameters on these hybrid models. A comparison of the CS values predicted by hybrid intelligence techniques with the experimental CS values confirmed that the neuro-swarm model could provide a higher degree of accuracy than another proposed hybrid model (i.e., neuro-imperialism). The train and test correlation coefficient values of (0.9042 and 0.9137) and (0.8383 and 0.8777) for neuro-swarm and neuro-imperialism models, respectively revealed that although both techniques are capable enough in prediction tasks, the developed neuro-swarm model can be considered as a better alternative technique in mapping the concrete strength behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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