• 제목/요약/키워드: Penalty Method

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On the use of the Lagrange Multiplier Technique for the unilateral local buckling of point-restrained plates, with application to side-plated concrete beams in structural retrofit

  • Hedayati, P.;Azhari, M.;Shahidi, A.R.;Bradford, M.A.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제26권6호
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    • pp.673-685
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    • 2007
  • Reinforced concrete beams can be strengthened in a structural retrofit process by attaching steel plates to their sides by bolting. Whilst bolting produces a confident degree of shear connection under conditions of either static or seismic overload, the plates are susceptible to local buckling. The aim of this paper is to investigate the local buckling of unilaterally-restrained plates with point supports in a generic fashion, but with particular emphasis on the provision of the restraints by bolts, and on the geometric configuration of these bolts on the buckling loads. A numerical procedure, which is based on the Rayleigh-Ritz method in conjunction with the technique of Lagrange multipliers, is developed to study the unilateral local buckling of rectangular plates bolted to the concrete with various arrangements of the pattern of bolting. A sufficient number of separable polynomials are used to define the flexural buckling displacements, while the restraint condition is modelled as a tensionless foundation using a penalty function approach to this form of mathematical contact problem. The additional constraint provided by the bolts is also modelled using Lagrange multipliers, providing an efficacious method of numerical analysis. Local buckling coefficients are determined for a range of bolting configurations, and these are compared with those developed elsewhere with simplifying assumptions. The interaction of the actions in bolted plates during buckling is also considered.

MRF 입자필터 멀티터치 추적 및 제스처 우도 측정 (MRF Particle filter-based Multi-Touch Tracking and Gesture Likelihood Estimation)

  • 오치민;신복숙;;이칠우
    • 스마트미디어저널
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    • 제4권1호
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    • pp.16-24
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    • 2015
  • 본 논문에서는 멀티터치 추적 및 제스처 인식을 위하여 MRF기반 입자필터와 제스처 우도 측정 방법을 제안한다. 멀티터치 추적에서 자주 발생하는 문제 중 하나는 강탈 문제이며 터치 객체 추적기가 이웃 터치 객체에게 빼앗기는 현상을 가리킨다. 강탈 문제의 원인은 입자필터의 예측 입자들이 이웃 터치 객체에 가까이 갈 경우 입자의 가중치(우도)가 낮아야 하지만 이웃 객체 영향으로 높게 계산되는 오류 때문이다. 따라서 MRF를 기반으로 이웃 객체에 가까운 입자의 가중치를 낮추는 벌점함수를 정의한다. MRF가 멀티터치를 노드로 정의하고 거리가 가까운 이웃 멀티터치들을 에지로 표현한 그래프정보이므로 이웃 멀티터치들에 대한 데이터구조로 활용되기 쉽다. 또한 MRF 그래프 정보를 바탕으로 멀티터치 제스처 분석이 가능하다. 본 논문에서는 MRF를 기반으로 다양한 제스처 우도를 정의할 수 있는 방법을 서술한다. 실험 결과에서는 제안 방법이 효과적으로 강탈 현상을 회피하고 멀티터치 제스처 우도를 정확히 측정할 수 있음을 확인할 수 있다.

고정지지된 Sandwich Panel의 최적설계에 관한 연구 (An Optimum Design of Sandwich Panel at Fixed Edges)

  • 김기성;김익태;김윤영
    • 대한조선학회논문집
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    • 제29권2호
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    • pp.115-122
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    • 1992
  • Sandwich구조는 복합구조의 특별한 hybrid구조의 형태로써 두 층의 얇은 표면재와 가운데 두꺼운 층인 경량의 심재로 구성되어 있으며, 이는 표면재와 심재가 접착된 일체로써 서로의 단점을 보완하면서 구조 효율을 높인 형상이다. 또한 심재는 표면재에 비해서 상당히 두꺼운 두께를 갖기 때문에 전단 변형이 중요하므로 굽힘 강성도(bending stiffness) 계산에 전단효과가 고려되어야 한다. 구조 설계에서 중요한 목적은 중량 감소에 있기 때문에 본 논문에서는 sandwich panel의 설계시 표면재와 심재의 두께 및 재질을 변화시켜 제한조건에 맞는 최소 중량을 얻는 데 중점을 두었다. 본 해석에서 sandwich panel의 최소중량을 얻기 위하여 표면재와 전단력을 고려한 심재의 변형에 따른 변형에너지를 각각 계산한 후, 최소 potential 에너지 원리를 적용하여 목적함수의 최적치를 구하였다. 설계 제한조건으로는 허용 처짐, 허용 굽힘응력, 허용 전단응력과 국부적인 불안정 상태의 wrinkling 응력이 고려되었으며, 설계 모델은 수직 분포 하중에 의한 여러가지 경계조건에 따른 sandwich panel을 대상으로 하였다. 비선형 최적화 기법은 Nelder and Mead Simplex Search Method와 Hooke and Jeeves Pattern Search method에 External Penalty Function이 적용된 SUMT방법을 결합시킨 SUMTNM와 SUMTHJ를 사용하였으며, 해석 결과는 sandwich panel의 구조 설계에 활용할 수 있도록 표를 작성하였다.

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Lambert W 함수를 이용한 태양전지 모델링 (The solar cell modeling using Lambert W-function)

  • 배종국;강기환;김경수;유권종;안형근;한득영
    • 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국태양에너지학회 2011년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.278-281
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    • 2011
  • This system can predict the maximum output about all illumination levels so that the PV system designer can design the system having the best efficiency. For the output prediction exact about the solar cell, that is the device the basis most in the PV system, the basis has to be in order to try this way. The solution based on Lambert W-function are presented to express the transcendental current-voltage characteristic containing parasitic power consuming parameters like series and shunt resistances. A simple and efficient method for the extraction of a single current-voltage (I-V) curve under the constant illumination level is proposed. With the help of the Lambert W function, the explicit analytic expression for I is obtained. And the explicit analytic expression for V is obtained. This analytic expression is directly used to fit the experimental data and extract the device parameters. The I-V curve of the solar cell was expressed through the modeling using Lambert W-function and the numerical formula where there is the difficulty could be logarithmically expressed This method expresses with the I-V curve through the modeling using Lambert W-function which adds other loss ingredients to the equation2 as to the research afterward. And the solar cell goes as small and this I-V curve can predict the power penalty in the system unit.

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일반화된 부분강절을 갖는 뼈대구조물의 안정성 및 P-Δ 해석 (Stability and P-Δ Analysis of Generalized Frames with Movable Semi-Rigid Joints)

  • 민병철
    • 대한토목학회논문집
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    • 제33권2호
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    • pp.409-422
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    • 2013
  • 부재간의 연결조건에 따른 다양하고 복잡한 강구조물의 P-${\Delta}$ 해석 및 좌굴 거동특성을 파악하기 위하여, 본 연구에서는 부재의 연결이 회전 및 이동스프링으로 구성된 부분강절(semi-rigid) 뼈대요소의 일반화된 접선강도 행렬을 유도하였고 이로부터 다시 Taylor 전개를 적용하여 탄성강도 행렬과 기하학적 강도행렬을 일반화된 형태로 제시하였다. 이를 위하여, 보-기둥부재의 좌굴조건을 만족시키는 처짐함수로부터 안정함수(stability function)를 유도하였고, 횡변위(sway)를 고려한 힘-변위관계와 적합조건을 고려하여 엄밀한 부분강절 뼈대요소의 접선강도행렬을 제시하였다. 다양한 수치해석 예제에 대해 타 연구자의 해석 결과 및 본 연구의 선형 및 비선형 해석이론을 통한 좌굴해석 결과를 비교하여 본 연구의 타당성과 부분강절 뼈대구조물의 좌굴거동 특성을 제시하였다.

열차스케줄을 고려한 도시철도 이용객의 통행행태 추정 (수입금 정산사례를 중심으로) (Railway Timetable Considering Optimal Path Finding Method in Rail Network (Focused on Revenue Allocation))

  • 이창훈;신성일;김시곤
    • 한국철도학회논문집
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    • 제18권2호
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    • pp.149-156
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    • 2015
  • 도시철도 승객의 수입금 정산 배분을 위하여 승객의 경로를 파악할 필요가 있다. 승객의 예상 이동경로를 파악을 위해 다양한 경로탐색기법들이 있지만, 링크기반 k-경로탐색기법이 많이 활용되고 있다. 그러나 기존의 k-경로탐색기법은 통행 및 도보시간, 환승 패널티 등의 변수에 따라 다양한 최적경로가 존재하는 문제점이 있고 특히, 급행열차를 선호하는 승객의 특성, 열차의 특성 등을 반영하지 못하는 한계를 지니고 있다. 본 연구에서는 이를 보완하기위하여 교통카드자료를 기반으로 실제로 이용한 하나의 경로를 탐색하는 방안을 제시하였다. 또한, 각 철도운영기관의 열차스케줄을 연계하여 최적경로를 탐색하는 방안도 제안하였다.

Numerical and experimental investigation of the resistance performance of an icebreaking cargo vessel in pack ice conditions

  • Kim, Moon-Chan;Lee, Seung-Ki;Lee, Won-Joon;Wang, Jung-Yong
    • International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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    • 제5권1호
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    • pp.116-131
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    • 2013
  • The resistance performance of an icebreaking cargo vessel in pack ice conditions was investigated numerically and experimentally using a recently developed finite element (FE) model and model tests. A comparison between numerical analysis and experimental results with synthetic ice in a standard towing tank was carried out. The comparison extended to results with refrigerated ice to examine the feasibility of using synthetic ice. Two experiments using two different ice materials gave a reasonable agreement. Ship-ice interaction loads are numerically calculated based on the fluid structure interaction (FSI) method using the commercial FE package LS-DYNA. Test results from model testing with synthetic ice at the Pusan National University towing tank, and with refrigerated ice at the National Research Council's (NRC) ice tank, are used to validate and benchmark the numerical simulations. The designed ice-going cargo vessel is used as a target ship for three concentrations (90%, 80%, and 60%) of pack ice conditions. Ice was modeled as a rigid body but the ice density was the same as that in the experiments. The numerical challenge is to evaluate hydrodynamic loads on the ship's hull; this is difficult because LS-DYNA is an explicit FE solver and the FSI value is calculated using a penalty method. Comparisons between numerical and experimental results are shown, and our main conclusions are given.

안정화된 딥 네트워크 구조를 위한 다항식 신경회로망의 연구 (A Study on Polynomial Neural Networks for Stabilized Deep Networks Structure)

  • 전필한;김은후;오성권
    • 전기학회논문지
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    • 제66권12호
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    • pp.1772-1781
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    • 2017
  • In this study, the design methodology for alleviating the overfitting problem of Polynomial Neural Networks(PNN) is realized with the aid of two kinds techniques such as L2 regularization and Sum of Squared Coefficients (SSC). The PNN is widely used as a kind of mathematical modeling methods such as the identification of linear system by input/output data and the regression analysis modeling method for prediction problem. PNN is an algorithm that obtains preferred network structure by generating consecutive layers as well as nodes by using a multivariate polynomial subexpression. It has much fewer nodes and more flexible adaptability than existing neural network algorithms. However, such algorithms lead to overfitting problems due to noise sensitivity as well as excessive trainning while generation of successive network layers. To alleviate such overfitting problem and also effectively design its ensuing deep network structure, two techniques are introduced. That is we use the two techniques of both SSC(Sum of Squared Coefficients) and $L_2$ regularization for consecutive generation of each layer's nodes as well as each layer in order to construct the deep PNN structure. The technique of $L_2$ regularization is used for the minimum coefficient estimation by adding penalty term to cost function. $L_2$ regularization is a kind of representative methods of reducing the influence of noise by flattening the solution space and also lessening coefficient size. The technique for the SSC is implemented for the minimization of Sum of Squared Coefficients of polynomial instead of using the square of errors. In the sequel, the overfitting problem of the deep PNN structure is stabilized by the proposed method. This study leads to the possibility of deep network structure design as well as big data processing and also the superiority of the network performance through experiments is shown.

Sparse reconstruction of guided wavefield from limited measurements using compressed sensing

  • Qiao, Baijie;Mao, Zhu;Sun, Hao;Chen, Songmao;Chen, Xuefeng
    • Smart Structures and Systems
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    • 제25권3호
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    • pp.369-384
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    • 2020
  • A wavefield sparse reconstruction technique based on compressed sensing is developed in this work to dramatically reduce the number of measurements. Firstly, a severely underdetermined representation of guided wavefield at a snapshot is established in the spatial domain. Secondly, an optimal compressed sensing model of guided wavefield sparse reconstruction is established based on l1-norm penalty, where a suite of discrete cosine functions is selected as the dictionary to promote the sparsity. The regular, random and jittered undersampling schemes are compared and selected as the undersampling matrix of compressed sensing. Thirdly, a gradient projection method is employed to solve the compressed sensing model of wavefield sparse reconstruction from highly incomplete measurements. Finally, experiments with different excitation frequencies are conducted on an aluminum plate to verify the effectiveness of the proposed sparse reconstruction method, where a scanning laser Doppler vibrometer as the true benchmark is used to measure the original wavefield in a given inspection region. Experiments demonstrate that the missing wavefield data can be accurately reconstructed from less than 12% of the original measurements; The reconstruction accuracy of the jittered undersampling scheme is slightly higher than that of the random undersampling scheme in high probability, but the regular undersampling scheme fails to reconstruct the wavefield image; A quantified mapping relationship between the sparsity ratio and the recovery error over a special interval is established with respect to statistical modeling and analysis.

애드혹 센서 네트워크 수명 연장을 위한 Q-러닝 기반 에너지 균등 소비 라우팅 프로토콜 기법 (Equal Energy Consumption Routing Protocol Algorithm Based on Q-Learning for Extending the Lifespan of Ad-Hoc Sensor Network)

  • 김기상;김승욱
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제10권10호
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    • pp.269-276
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    • 2021
  • 최근 스마트 센서는 다양한 환경에서 사용되고 있으며, 애드혹 센서 네트워크 (ASN) 구현에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 기존 센서 네트워크 라우팅 알고리즘은 특정 제어 문제에 초점을 맞추며 ASN 작업에 직접 적용할 수 없는 문제점이 있다. 본 논문에서는 Q-learning 기술을 이용한 새로운 라우팅 프로토콜을 제안하는데, 제안된 접근 방식의 주요 과제는 균형 잡힌 시스템 성능을 확보하면서 효율적인 에너지 할당을 통해 ASN의 수명을 연장하는 것이다. 제안된 방법의 특징은 다양한 환경적 요인을 고려하여 Q-learning 효과를 높이며, 특히 각 노드는 인접 노드의 Q 값을 자체 Q 테이블에 저장하여 데이터 전송이 실행될 때마다 Q 값이 업데이트되고 누적되어 최적의 라우팅 경로를 선택하는 것이다. 시뮬레이션 결과 제안된 방법이 에너지 효율적인 라우팅 경로를 선택할 수 있으며 기존 ASN 라우팅 프로토콜에 비해 우수한 네트워크 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.