Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제21권1호
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pp.17-28
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2017
A combined form of the modified Laplace Adomian decomposition method (LADM) is developed for the analytic treatment of the nonlinear Volterra-Fredholm integro differential equations. This method is effectively used to handle nonlinear integro differential equations of the first and the second kind. Finally, some examples will be examined to support the proposed analysis.
This paper outlines a reliable strategy for solving nonlinear Volterra-Fredholm integro-differential equations. The modified form of Adomian decomposition method is found to be fast and accurate. Numerical examples are presented to illustrate the accuracy of the method.
A new filled function method is presented in this paper to solve box-constrained nonlinear integer programming problems. It is shown that for a given non-global local minimizer, a better local minimizer can be obtained by local search starting from an improved initial point which is obtained by locally solving a box-constrained integer programming problem. Several illustrative numerical examples are reported to show the efficiency of the present method.
This paper adopts nonlinear vibration method to analyze the fluctuation process of fiber movement. Based on Hamilton Principle, this paper establishes differential equation of fiber axial direction movement. Using variable-separating method, this paper separates time variable from space variable. By using the disperse movement equation of Galerkin method, this paper also discusses stable region of transition curve and points out those influencing factor and variation trend of fiber vibration.
This paper presents a detailed procedure for a nonlinear soil-structure interaction of a seismically isolated NPP(Nuclear Power Plant) structure using the boundary reaction method (BRM). The BRM offers a two-step method as follows: (1) the calculation of boundary reaction forces in the frequency domain on an interface of linear and nonlinear regions, (2) solving the wave radiation problem subjected to the boundary reaction forces in the time domain. For the purpose of calculating the boundary reaction forces at the base of the isolator, the KIESSI-3D program is employed in this study to solve soil-foundation interaction problem subjected to vertically incident seismic waves. Wave radiation analysis is also employed, in which the nonlinear structure and the linear soil region are modeled by finite elements and energy absorbing elements on the outer model boundary using a general purpose nonlinear FE program. In this study, the MIDAS/Civil program is employed for modeling the wave radiation problem. In order to absorb the outgoing elastic waves to the unbounded soil region, spring and viscous-damper elements are used at the outer FE boundary. The BRM technique utilizing KIESSI-3D and MIDAS/Civil programs is verified using a linear soil-structure analysis problem. Finally the method is applied to nonlinear seismic analysis of a base-isolated NPP structure. The results show that BRM can effectively be applied to nonlinear soil-structure interaction problems.
This paper presents a nonlinear controller design for optical disk drive systems to improve anti-shock performance. The nonlinear anti-shock controller is added parallel to the original linear servo control loop. In the previous work, a dead-zone nonlinear element is used for the nonlinear controller and a PID control method is used for the linear controller. Although this parallel structure of the controller improves anti-shock performance, it has a narrow stability bound. In this paper, the dead-zone with saturation nonlinear element is proposed for the nonlinear controller. Since this nonlinear element improves stability margin, we can use higher slope gain of dead-zone than that of nonlinear controller using dead-zone only. In the linear controller design, it is shown that the lead-lag control has an improved stability margin over PID control. Numerical simulation results and experimental results show that the proposed method can get better performance to the external shock than previously proposed methods.
In practical engineering such as aerial refueling pipes, the boundary of the fluid-conveying pipe is difficult to be completely immovable. Pipes under movable and immovable boundaries are controlled by different dominant nonlinear factors, where the boundary mobility will affect the nonlinear dynamic characteristics, which should be focused on for adopting different strategies for vibration suppression and control. The nonlinear dynamic instability characteristics of functionally graded fluid-conveying pipes lying on a viscoelastic foundation under movable and immovable boundary conditions are systematically studied for the first time. Nonlinear factors involving nonlinear inertia and nonlinear curvature for pipes with a movable boundary as well as tensile hardening and nonlinear curvature for pipes with an immovable boundary are comprehensively considered during the derivation of the governing equations of the principal parametric resonance. The stability boundary and amplitude-frequency bifurcation diagrams are obtained by employing the two-step perturbation- incremental harmonic balance method (TSP-IHBM). Results show that the movability of the boundary of the pipe has a great influence on the vibration amplitude, bifurcation topology, and the physical meanings of the stability boundary due to different dominant nonlinear factors. This research has guidance significance for nonlinear dynamic design of fluid-conveying pipe with avoiding in the instability regions.
동적 선형 블록과 정적 비선형 블록이 직렬로 연결되어 있는 Wiener형 비선형 모델은 여러 화학 공정의 동특성을 묘사하는데 널리 사용되는데, Wiener형 비선형 공정의 모델 확인은 다소 긴 공정 활성화 데이터가 필요하다. 본 연구는 이러한 단점을 보완하기 위하여 단일 계단 응답으로부터 Wiener형 비선형 공정 모델을 찾아낼 수 있는 새로운 모델 확인 방법을 제안한다. 제안된 방법은 계단 응답의 초기 응답으로부터 선형 동적 블록의 예측 응답을 얻어 선형 동적 블록의 모델을 확인하고, 이어서 비선형 정적 블록의 모델을 확인한다. 본 방법은 단일 계단 응답만을 사용하여 공정 모델 확인을 위해 필요한 공정 응답을 얻는 과정에서 시간과 비용적으로 큰 이득을 얻을 수 있다. 제안된 공정 확인 방법의 성능은 대표적인 Wiener형 비선형 공정인 pH 적정 공정과 액위 공정을 대상으로 검증되었다.
In order to realize the multi-objective control of single-input multi-output nonlinear differential algebraic system (NDAS) and to improve the dynamic characteristics and static accuracy, a design method of nonlinear control with multi-objective feedback (NCMOF) is proposed, the principium of this method to arrange system poles, as well as its nature to coordinate dynamic characteristics and static accuracy of the system are analyzed in detail. Through NCMOF design method, the multi-objective control of the system is transformed into linear space, and then it is effectively controlled under the nonlinear feedback control law, the problem to balance all control objectives caused by less input and more output of the system thus is solved. Applying NCMOF design method to generator excitation system, the nonlinear excitation control law with terminal voltage, active power and rotor speed as objective outputs is designed. Simulation results show that NCMOF can not only improve the dynamic characteristics of generator, but also damp the mechanical oscillation of a generator in transient process. Moreover, NCMOF can control the terminal voltage of the generator to the setting value with no static error under typical disturbances.
An input time delay always exists in practical systems. Analysis of the delay phenomenon in a continuous-time domain is sophisticated. It is appropriate to obtain its corresponding discrete-time model for implementation via digital computers. In this paper a new scheme for the discretization of nonlinear systems using Taylor series expansion and the zero-order hold assumption is proposed. The mathematical structure of the new discretization method is analyzed. On the basis of this structure the sampled-data representation of nonlinear systems with time-delayed multi-input is presented. The delayed multi-input general equation has been derived. In particular, the effect of the time-discretization method on key properties of nonlinear control systems, such as equilibrium properties and asymptotic stability, is examined. Additionally, hybrid discretization schemes that result from a combination of the scaling and squaring technique (SST) with the Taylor series expansion are also proposed, especially under conditions of very low sampling rates. Practical issues associated with the selection of the method's parameters to meet CPU time and accuracy requirements, are examined as well. A performance of the proposed method is evaluated using a nonlinear system with time delay maneuvering an automobile.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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