Model Order Reduction (MOR) denotes the theory by which one tries to catch a model of order lower than that of the real model. This is conveniently pursued in view of the design of an efficient structural control scheme, just passive within this paper. When the nonlinear response of the reference structural system affects the nature of the reduced model, making it dependent on the visited subset of the input-output space, standard MOR techniques do not apply. The mathematical theory offers some specific alternatives, which however involve a degree of sophistication unjustified in the presence of a few localized nonlinearities. This paper suggests applying standard MOR to the linear parts of the structural system, the interface remaining the original unreduced nonlinear components. A case study focused on the effects of a helicopter land crash is used to exemplify the proposal.
이 연구는 T-S 퍼지 접근법을 이용하여 불확실한 비선형 시스템의 균형화된 모델 차수 축소 방법을 제시한다. 일반화된 가제어성, 가관측성 그래미안을 정의하고 이들을 이용하여 균형화된 상태공간 모델을 얻는다. 균형화된 상태공간 모델로부터 상태변수 뿐만 아니라 불확실한 요소를 절삭하여 간략화된 모델을 얻는 기법을 제시하고 모델오차의 상한치를 제시한다. 균형화된 상해공간은 선형행렬 부등식의 해를 구하여 구현할 수 있으며 제시한 방법의 효용성을 보여주기 위하여 수치 예를 보여준다.
다양한 산업 분야의 구조물은 여러 부구조의 조합으로 구성되며, 시스템의 자유도 또한 무수히 많다. 높은 복잡성을 가지는 구조물의 해석 및 계산 효율을 향상시키기 위해서 해석 모델의 단순화 및 자유도 축소가 요구된다. 지난 50여 년 동안 규모가 큰 공학적 문제를 단순화하기 위해 다양한 부분구조화 기법들이 개발되어 왔다. 이러한 부분구조화 기법들은 Newton-Raphson 알고리즘 등과 같은 반복계산을 동반하는 비선형 구조해석 문제 해석에 매우 효과적이다. 본 논문에서는 기 개발된 비선형 부분구조화 기법 중의 하나인 모드미분(modal derivatives)을 이용하여 기하비선형 보의 모델 축소에 적용하고자 한다. 모드미분은 모드 기반 축소 기저의 2차항의 형태로, 선형모드의 조합으로 근사 가능한 변위벡터를 미소변위에 대한 Taylor 급수를 통해 확인할 수 있으며, 시스템의 고유치 문제를 모드 좌표로 미분을 함으로써 얻어진다. 모드미분에는 비선형 접선 강성행렬의 미분을 포함하고 있으며, 이는 유한차분법 등의 근사를 통해 계산할 수 있다. 제안된 방법론은 기하학적 비선형 문제에 우수한 성능을 보이는 동시회전 유한요소법에 적용하였다. 수치예제를 통해 보의 경계가 수평으로 움직일 수 있는 문제에서는 기존의 모드축소기법이 매우 비효율적임을 알 수 있었다. 한편 모드미분을 이용한 축소기법은 다양한 경계조건에 대하여 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
Molecular dynamics (MD) systems are highly nonlinear and nonlocal, and the conventional model order reduction methods are ineffective for MD systems. The RBF-POD method (Lee and Chen, 2013) employed a radial basis function (RBF) approximated potential energies and inter-atomic forces of MD systems under the framework of the proper orthogonal decomposition (POD) method for the reduced-order modeling of MD systems. In this work, we focus on the numerical procedures of the RBF-POD method and demonstrate how to apply this approach to the modeling of ds-DNA molecules under stretching and bending conditions.
This paper presents a high efficiency direct instantaneous torque control (DITC) of Switched Reluctance Motor(SRM) based on the nonlinear model. The DITC method can reduce the high inherent torque ripple of SRM drive system, but drive efficiency is somewhat low due to the high current and switching loss during commutations. In order to reduce a torque ripple, a fast torque reference trajectory is selected at every instantaneous rotor position. Based on the nonlinear model of SRM, the developing torque by one phase is fixed and the other phase is regulated for minimum switchings of phase switch and variation of torque. The switching during commutation can be reduced and fast commutation can be obtained in the proposed method. As a result, drive efficiency could be improved as well as torque ripple reduction. The validity of proposed method is verified by computer simulations and comparative experiments.
Kim, Nam Woo;Nam, Bo Woo;Choi, Young Myung;Hong, Sa Young
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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제1권3호
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pp.168-175
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2015
This study consists of an experimental investigation of the reduction of the second-order roll motion of a semi-submersible platform in head sea conditions by adding hull damping. The second-order heave drift force and roll drift moment are known to be the main triggers that induce the list angle (Hong et al., 2010). Hong et al. (2013) used numerical calculations to show the possibility of reducing the list angle by changing the pontoon shape and adding a damping device on the hull. One of their findings was that the reduction in the list angle due to the increase in pontoon surface damping was significant. A series of model tests were carried out with a 1:50 scaled model of semi-submersible at the KRISO wave basin. The experiments indicated that adding damping on the hull surface effectively suppressed the list angle.
Within the context of Structural Health Monitoring (SHM), it is often the case that structural systems are described by uncertainty, both with respect to their parameters and the characteristics of the input loads. For the purposes of system identification, efficient modeling procedures are of the essence for a fast and reliable computation of structural response while taking these uncertainties into account. In this work, a reduced order metamodeling framework is introduced for the challenging case of nonlinear structural systems subjected to earthquake excitation. The introduced metamodeling method is based on Nonlinear AutoRegressive models with eXogenous input (NARX), able to describe nonlinear dynamics, which are moreover characterized by random parameters utilized for the description of the uncertainty propagation. These random parameters, which include characteristics of the input excitation, are expanded onto a suitably defined finite-dimensional Polynomial Chaos (PC) basis and thus the resulting representation is fully described through a small number of deterministic coefficients of projection. The effectiveness of the proposed PC-NARX method is illustrated through its implementation on the metamodeling of a five-storey shear frame model paradigm for response in the region of plasticity, i.e., outside the commonly addressed linear elastic region. The added contribution of the introduced scheme is the ability of the proposed methodology to incorporate uncertainty into the simulation. The results demonstrate the efficiency of the proposed methodology for accurate prediction and simulation of the numerical model dynamics with a vast reduction of the required computational toll.
In this paper, we present a Krylov subspace based projection method for reduced-order modeling of large scale bilinear multi-input multi-output (MIMO) systems. The reduced-order bilinear system is constructed in such a way that it can match a desired number of moments of multi-variable transfer functions corresponding to the kernels of Volterra series representation of the original system. Numerical examples report the effectiveness of this method.
This study focused on the resilient modulus prediction model, which is the functions of mean effective principal stress and axial strain, for three types of railroad trackbed materials such as crushed stone, weathered soil, and crushed-rock soil mixture. The model is composed with the maximum Young's modulus and nonlinear values for higher strain in parallel with dynamic shear modulus. The maximum values is modeled by model parameters, $A_E$ and the power of mean effective principal stress, $n_E$. The nonlinear portion is represented by modified hyperbolic model, with the model parameters of reference strain, ${\varepsilon}_r$ and curvature coefficient, a. To assess the performance of the prediction models proposed herein, the elastic response of a test trackbed near PyeongTaek, Korea was evaluated using a 3-D nonlinear elastic computer program (GEOTRACK) and compared with measured elastic vertical displacement during the passages of freight and passenger trains. The material types of sub-ballasts are crushed stone and weathered granite soil, respectively. The calculated vertical displacements within the sub-ballasts are within the order of 0.6mm, and agree well with measured values with the reasonable margin. The prediction models are thus concluded to work properly in the preliminary investigation.
The goal of this paper is to verity that the gradual reduction of drug dose (GRDD), which has already been shown by authors to be effective for a simplified HIV infection model, still works for a more realistic model. While the simplified HIV infection model does not take into account an helper-independent CTL, the five state nonlinear model proposed by Wodarz describes the dynamics of both helper-dependent and helper-independent CTL in HIV infection. In this paper, it is shown that, by applying GRDD to Wodarz's five state HIV infection model, the state of HIV infected patient converges to that of non-progressor whose immune response is excited so that his symptom would not be developed into AIDS. Roughly speaking, GRDD is 'slow reduction of dose after the maximum dose for a certain period.' It turns out that an equilibrium representing non-progressor is locally asymptotically stable for the most values of drug dosage, which is required to hold in order to apply GRDD. Simulation results establish that GRDD is still considerably effective both for an AIDS patient and a patient who has been on HAART for a long time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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