• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제29권3호
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• pp.231-238
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• 2008

Nelder-Mead downhill simplex method (DSM), a kind of deterministic optimization algorithms, has been used extensively for magnetoencephalography(MEG) dipolar source localization problems because it dose not require any functional differentiation. Like many other deterministic algorithms, however, it is very sensitive to the choice of initial positions and it can be easily trapped in local optima when being applied to complex inverse problems with multiple simultaneous sources. In this paper, some modifications have been made to make up for DSM's limitations and improve the accuracy of DSM. First of all, initial point determination method for DSM using magnetic fields on the sensor surface was proposed. Secondly, Univariant-DSM combined DSM with univariant method was proposed. To verify the performance of the proposed method, it was applied to simulated MEG data and practical MEG measurements.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.1-11
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• 2014

뇌성마비에서 나타나는 하지 변형은 정상 보행 및 자세 유지에 어려움을 준다. 이를 교정하기 위해 임상의는 변형 정도를 측정하여 교정 절골술 계획을 수립하고 계획된 정도만큼 절골술을 시행한다. 그러나 절골술 시행 후 원래 계획보다 더 적거나 더 많이 교정되는 상황이나 의도치 않았던 변형이 발견되는 상황이 종종 발생한다. 이러한 문제 상황들이 발생하는 이유는 절골술 계획수립 시, 기존의 방법이 하지골의 정확한 형태학적 정보를 반영하기 어렵고 하지골을 절골하여 회전 시키는 정도에 따라 최종 결과가 어떻게 나오는지 사전에 예측하는 것이 쉽지 않으며 효과적인 교정 결과를 얻을 수 있는 절골술 방법, 회전각도 등 다양한 입력 조건의 최적 조합을 찾기가 어렵기 때문이다. 본 논문은 이를 해결하기 위해 컴퓨터 그래픽스 분야의 정기구학, 역기구학 및 최적화 기법을 하지 교정 절골술에 적용하여 임상의가 최적의 절골술 계획을 수립할 수 있도록 하는 방법을 제안한다. 하지 골의 3차원 메쉬 모델을 입력으로 받아 이를 분석하여 하지 특징점을 추출하고 임상지표를 자동으로 계산하여 변형 정도를 파악하는 방법, 하지 골을 대상으로 하는 5가지 교정 절골술의 시뮬레이션을 통해 그 결과를 사전에 예측할 수 있는 방법 그리고 비선형 최적화 문제로 변환하여 최적 교정 절골술 계획을 자동으로 수립하는 방법을 제안한다. 이를 통해 하지 골 교정 절골술과 관련된 거의 모든 경우의 수를 사전에 확인해 볼 수 있어서 종래의 방법보다 훨씬 쉽고 효율적으로 절골술을 계획하고 실행할 수 있을 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.221-230
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• 2021

전역 최적화 문제의 해를 유전 알고리즘을 사용하여 얻어 완전파형역산을 수행하고 층상 반무한체의 물성치를 추정하는 기법을 제안한다. 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 동적 응답을 측정하고, 이를 추정 물성치를 사용하여 계산된 응답과 비교한다. 응답의 추정치는 mid-point integrated finite element와 perfectly matched discrete layer를 사용하여 구성된 thin-layer model로부터 얻는다. 전역 최적화 문제의 목적 함수는 응답의 관측치와 추정치의 차이에 대한 L2-norm으로 계산된다. 유전 알고리즘을 사용하여 전역 최적화 문제의 해를 구하여 완전파형역산을 수행한다. 제안된 기법을 기본 진동 모드 뿐만이 아니라 고차 진동 모드도 우세한 다양한 층상 반무한 매질에 적용하여, 측정치가 잡음을 포함하지 않는 경우와 포함하는 경우 모두에 대해서 제안된 완전파형역산 기법은 층상 반무한체의 재료 특성을 추정하는데 적합함을 확인할 수 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권5호
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• pp.591-603
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• 2020

Dynamic deflection monitoring is an essential and critical part of structural health monitoring for high-speed railway bridges. Two critical problems need to be addressed when using inclinometer sensors for such applications. These include constructing a general representation model of inclination-deflection and addressing the ill-posed inverse problem to obtain the accurate dynamic deflection. This paper provides a dynamic deflection monitoring method with the placement of optimal inclinometer sensors for high-speed railway bridges. The deflection shapes are reconstructed using the inclination-deflection transformation model based on the differential relationship between the inclination and displacement mode shape matrix. The proposed optimal sensor configuration can be used to select inclination-deflection transformation models that meet the required accuracy and stability from all possible sensor locations. In this study, the condition number and information entropy are employed to measure the ill-condition of the selected mode shape matrix and evaluate the prediction performance of different sensor configurations. The particle swarm optimization algorithm, genetic algorithm, and artificial fish swarm algorithm are used to optimize the sensor position placement. Numerical simulation and experimental validation results of a 5-span high-speed railway bridge show that the reconstructed deflection shapes agree well with those of the real bridge.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.285-290
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• 2007

본 논문은 관측기 기반 시스템에 대한 강인 디지털 재설계 방안을 제안한다. 디지털 재설계란, 기존의 안정화 된 연속시간 플랜트와 이산 시간에서 설계된 디지털 제어기와의 상태 접합 및 안정도 분석을 통해 전체 시스템을 재구성하는 것을 말한다. 그리고 전 역적 접근을 위한 방안으로서 문제를 볼록 최적화 관점으로 변환 후, 에러가 가질 수 있는 놈의 영역을 최소화하여 상태 접합을 이루고자 하였다. 본 논문에서는 관측기 기반 시스템에 대한 디지털 재설계를 목표로 하되, 추가적인 파라미터 불확실성을 고려한 강인 디지털 재설계를 구성하게 된다. 파라미터 불확실성은 이산화 과정에서 구조적 형태가 변화하기 때문에, 이를 고려하여 주어진 식을 선형 행렬 부등식 형태로 나타내게 된다. 이 조건들을 통해 디지털 재 설계의 상태 접합 및 안정도가 유도 가능하다는 것을 본 논문에서 증명하게 된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.138-143
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• 2006

본 논문은 불확실성을 포함한 비선형 시스템에 대한 제어를 위해 강인 지능형 디지털 재설계의 전 역적 접근 방안에 대해 제안하고자 한다. 이산화를 통한 제어기 설계에 있어서 불확실성이 포함된 실시간 비선형 시스템에 대해 보다 효율적이고 안정적인 접근을 위해 T-S 퍼지 모델이 사용되었다. 그리고 전역적 접근을 위한 방안으로서 문제를 볼록 최적화 관점으로 변환 후, 오차가 가질 수 있는 놈의 영역을 최소화 하여 상태 접합을 이루고자 하였다. 또한 쌍선형과 역 쌍선형 기법을 사용함으로써 불확실성이 포함된 비선형 시스템을 보다. 더 정확하게 분석하였다. 샘플링 기간이 충분히 작다면, 불확실 비선형 시스템의 실시간 시스템으로의 전환이 충분한 이유를 가지게 된다. 전 역적 접근을 통한 디지털로 제어된 시스템은 선형 행렬 부등식 형태로 바꾸어 시스템의 안정성을 보장하고자 하였다. 마지막으로 T-S 퍼지 모델로 분석된 혼돈 Lorenz system에 적용함으로써 제안된 방법의 안정성과 효율성을 확인한다.

• 지구물리
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• 제3권3호
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• pp.161-174
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• 2000

베이지안 역산(Bayesian inversion)은 불충분한 자료를 가지고 지하구조를 추정해야 하는 지구물리자료의 해석에 있어서 안정적이고 신뢰를 줄 수 있는 방법 중의 하나이다. 관측 자료가 측정 과정부터 불확실성을 함유하고 있으며, 역산에 이용되는 이론 자료 또한 모델의 매개변수화에 따른 각종 불확실성을 포함하고 있다. 따라서 지구물리 자료의 역산은 확률적으로 접근하는 것이 가장 바람직하며 베이지안 역산은 이에 대한 처리뿐만 아니라, 추정에 대한 신뢰도와 불확실성에 대한 이론적 근거를 제공한다. 그러나 대부분의 베이지안 역산이 고차원의 적분을 필요로 하므로 몬테 카를로 방법과 같은 대규모의 계산이 요구되는 방법에 의해 사후 확률분포가 구해지는 경우가 많다. 이는 특히 지구물리 자료와 같이 고도의 비선형 자료에 대하여 매우 적합한 접근 방법이기는 하지만, 점차 현장화, 고속화되어가는 자료의 해석 경향에 맞추어 간략하게 사후 확률분포를 근사한 수 있는 기법의 연구 또한 필요하다. 따라서 이 연구에서는 관측자료와 사전 확률분포가 정규분포에 의해 근사 될 수 있는 지구물리자료에 대한 베이지안 역산에 대해 논의 하고자 한다. 사전 확률분포의 작성을 위해 지구통계학적 기법이 이용되었으며, 관측자료의 통계적 불화실성을 추정하기 위해 교차 검사(cross-validation) 방법을 이용하여 공분산(covariance)을 유도하고 그것에 의한 우도 함수(likelihood function)를 작성하였다. 베이지안 해석을 위해 두 확률분포를 곱하여 근사적인 사후 확률분포를 얻을 수 있었으며, 이에 대해 최적화(optimization) 기법을 이용하여 최대 사후 확률(Maximum a Posterior)을 따르는 지하 구조를 얻을 수 있었다. 또한 사후 확률 분포의 공분산 항을 이용하여 지하 비저항 구조를 시뮬레이션 하여 불확실성분석을 수행하였다.