The basic difference between the EKF(Extended Kalman Filter) and UKF(Unscented Kalman Filter) stems from the manner in which Gaussian random variables(GRV) are represented for propagating through system dynamics. In the EKF, the state distribution is approximated by a GRV, which is then propagated analytically through the first-order linearization of the nonlinear system. This can possibly introduce large errors in the true posterior mean and covariance of the transformed GRV, which may lead to sub-optimal performance and sometimes divergence of the filter. However, the UKF addresses this problem by using a deterministic sampling approach. The state distribution is also approximated by a GRV, but is now represented using a minimal set of carefully chosen sample points. These sample points completely capture the true mean and covariance of the GRV, and UKF captures the posterior mean and covariance accurately up to the 2nd order(Taylor series expansion) for any nonlinearity. This paper utilizes the UKF to determine spacecraft orbit when only magnetometer is available. Several catastrophic failures of spacecraft in orbit have been attributed to failures of the spacecraft mission. Recently studies on contingency-major sensor failure cases- have been performed. For mission success, contingency design or plan should be implemented in case of a major sensor failure. Therefore the algorithm presented in this paper can be used for a spacecraft without GPS or contingency design in case of GPS failure.
A technique for realizing linear phase IIR filters has been proposed by Powell-Chau which gives a real-time implementation of H(z-1).H(z), where H(z) is a causal nonlinear phase IIR filter. Powell-Chau system is linear but not timeinvariant system. Therefore, that system has group delay response that exhibits a minor sinusoidal variation superimposed on a constant value. In the signal processing, this oscillation seriously degrade the signal quality. Unfortunately, that system has a large sample delay of 4L and also more computational complexity. Proposed system is present a reduced computational complexity technique by moved the numerator polynomial of H(1/z) out to cascade with causal filter H(z) and remain only all-pole of H(1/z), then applied truncated infinite impulse response to finite with truncated IIR filtel $H_L$(z) and L sample delay to subtract the output sequence from the top and bottom filter. Proposed system is linear time invariance and group delay response and total harmonic distortion are also improved.
The arc welding processes are substantially nonlinear, in addition to being highly coupled multivariable systems, Frequently, not all the variables affecting the welding quality are known, nor may they be easily quantified. From this point of view, decoupling between the welding parameters from the welding quality is very difficult, which makes it also difficult to control the welding parameters for obtaining the desired welding quality. In this study, a neural network based on the backpropagation algorithm was implemented and adopted for the selection of gas metal arc welding parameters of the fillet joint, that is, welding current, arc voltage and welding speed. The performance of the neural network for modeling the relationship between the welding quality and welding parameters was presented and evaluated by using the actual welding data. To obtain the optimal neural network structure, various types of the neural network structures were tested with the experimental data. It was revealed that the neural network can be effectively adopted to select the appropriate gas metal arc welding parameter of fillet joints for a given weld quality.
Simple recurrence relations for calculating completion times of various storage polices (unlimited, intermediate storages(FIS), finite intermediate storages(FIS), no intermediate storage(NIS), zero wait(ZW) for serial multi-product multi-unit processes are suggested. Not only processing times but also transfer times, set-up (clean-up) times of units and set-up times of storages are considered. Optimal scheduling strategies with zero transfer times and zero set-up times had been developed as a mixed integer linear programniing(MILP) formulation for several intermediate storage policies. In this paper those with non-zero transfer times, non-zero set-up times of units and set-up times of storages are newly proposed as a mixed integer nonlinear programming(MINLP) formulation for various storage polices (UIS, NIS, FIS, and ZW). Several examples are tested to evaluate the robustness of this strategy and reasonable computation times.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.459-464
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2007
Seismic control performance of MR dampers, which have severe nonlinearity, differs with respect to the dynamic characteristics of an earthquake such as magnitude, frequency and duration. In this study, the effects of excitation characteristics on the equivalent linear system of a building structure with the MR damper are investigated through numerical analysis for artificial ground motions generated from different response spectrums. The equivalent damping ratio of the structure with the MR damper is calculated using Newmark and Hall's equations for ground motion amplification factors. It is found that the equivalent damping ratio of the structure with the MR damper is dependent on the ratio of the maximum friction force of the MR damper over excitation magnitude. Frequency contents of the earthquake ground motion affects the equivalent damping ratio of long-period structures considerably. Also, additional damping effect caused by interaction between the viscousity and friction of the MR damper is observed. Finally, response reduction factors for equivalent linear systems are proposed in order to improve accuracy in the prediction of the actual nonlinear response.
Park, Ji-Hun;Youn, Kyong-Jo;Min, Kyung-Won;Lee, Sang-Hyun
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.11a
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pp.893-897
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2006
Structures with additional frictional damping system have strong nonlinearity that the dynamic behavior is highly affected. by the relative magnitude between frictional force and excitation load. In this study, normalized response spectra of the structures with non-dimensional friction force are obtained through nonlinear time history analyses of the mass-normalized single degree of freedom systems using 20 ground motion data recorded on rock site. The variation of the control performance of frictional damping system is investigated in terms of the dynamic load and the structural natural period, of which effects were not considered in the previous studies. Least square curve fitting equations are presented for describing those normalized response spectrum and optimal non-dimensional friction forces are obtained for controlling the peak displacement and absolute acceleration of the structure based on the derivative of the curve fitted design spectrum.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.19
no.4
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pp.91-97
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2005
As the developing of industry, the nonlinear equipments as inverter, converter, SMPS(Switching Mode Power Supply) and motor have been increased. But the sensitive electronic loads to the power quality, such as computers and other electronic equipments, have been spreaded out very fast. Thus, the power quality(PQ) problems and the real time power quality monitering(PQM) are one of the important issues in industry and building area for the intelligent control of the systems. One of them, PQM using PLC(Power Line Communication) have good merits that can send and receive the PQ information without any new network line. This paper presents the PQM hardware and software to monitor the PQ information by using PLC that meets the categories of IEEE Std. 1159.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.23
no.2
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pp.187-200
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1998
This paper presents an original approach for solving short-term power scheduling in extended power system with two fuels in a unit and a limited fuel using Lagrangian relaxations. The underlying model incorporates the full set of costs and constraints including setup, production, ramping, and operational status, and takes the form of a mixed integer nonlinear control problem. Moreover, the mathematical model developed includes two fuels in a unit and a limited fuel, regulation reserve requirements of prespecified group of units. Lagrangian relaxation is used to disaggregate the model by generator into separate subproblems which are then solved with a nested dynamic program including empirical knowledges. The strength of the methodology lies partially in its ability to construct good feasible solutions from information provided by the dual. Thus, the need for branch-and-bound is eliminated. In addition, the inclusion of two fuels in a unit and a limited fuel provides new insight into the limitations of current techniques. Computational experience with the proposed algorithm indicates that Problems containing up to 23 units including 8 unit used two fuels and 24 time periods can be readily solved in reasonable times. Duality gaps of less than 4% were achieved.
Buckling-restrained braces are passive control devices with high level of energy dissipation ability. However, they suffer from low post-yield stiffness which makes them vulnerable to severe ground motions, especially near-field earthquakes. Among the several methods proposed to improve resistance of BRB frames, mega-brace configuration can be a solution to increase frame lateral strength and stiffness and improve distribution of forces to prevent large displacement in braces. Due to the limited number of research regarding the performance of such systems, the current paper aims to assess seismic performance of BRB frames with mega-bracing arrangement under near-field earthquakes via a detailed probabilistic framework. For this purpose, a group of multi-story mega-BRB frames were modelled by OpenSEES software platform. In the first part of the paper, simplified procedures including nonlinear pushover and Incremental Dynamic Analysis were conducted for performance evaluation. Two groups of near-fault seismic ground motions (Non-pulse and Pulse-like records) were considered for analyses to take into account the effects of record-to-record uncertainties, as well as forward directivity on the results. In the second part, seismic reliability analyses are conducted in the context of performance based earthquake engineering. Two widely-known EDP-based and IM-based probabilistic frameworks are employed to estimate collapse potential of the structures. Results show that all the structures can successfully tolerate near-field earthquakes with a high level of confidence level. Therefore, mega-bracing configuration can be an effective alternative to conventional BRB bracing to withstand near-field earthquakes.
In order to achieve stable and efficient use of energy at iron and steel works, a model for the prediction of supply and demand of electric power system is developed on the basis of the information on operation and particular patterns of electric power consumption. The optimal amount of electric power to be purchased and the optimal fuel allocation for the in-house electric power plants are also obtained by a mixed-integer linear programming(MILP) and a nonlinear programming (NLP) solutions, respectively. The validity and the effectiveness of the proposed model are investigated by several illustrative examples. The simulation results show the satisfactory energy saving by the optimal solution obtained through this research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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