In this paper, a multi-step optimization using a G.A.(Genetic Algorithm) with variable penalty function is introduced to the structural design optimization of a high speed machining center. The design problem, in this case, is to find out the best cross-section shapes and dimensions of structural members which minimize the static compliance, the dynamic compliance, and the weight of the machine structure simultaneously. The first step is the cross-section shape optimization, in which only the section members are selected to survive whose cross-section area have above a critical value. The second step is a static design optimization, in which the static compliance and the weight of the machine structure are minimized under some dimensional constraints and deflection limits. The third step is a dynamic design optimization, where the dynamic compliance and the structure weight are minimized under the same constraints as those of the second step. The proposed design optimization method was successful applied to the machining center structural design optimization. As a result, static and dynamic compliances were reduced to 16% and 53% respectively from the initial design, while the weight of the structure are also reduced slightly.
본 논문에서는 crank-rocker 운동에 의해 함수 y=sinx를 만족시키는 3차원 R-S-S-R 함수발생기구를 FDP(Fletcher-Davidon-Powell) 최적화 기법을 응용, 운동학적 으로 무오차점을 고려, 설계하려고 한다. 한편 상기와 같이 최적 설계된 기구의 실 제 운동과 요구된 운동과의 오차분석 및 운동 가능성 여부(mobility check)를 검토하 였으며 FDP 최적화 기법에 필요한 벌칙함수(penalty function)로써 Fiacco-McCormic- krhk Powell의 벌칙함수를 사용하여 그 결과를 비교하였다.
This paper describes the design scheme of the three-dimensional structures based on the concept of the cellular automata simulation. The cellular automata simulation is performed according to the local rule. In this paper, the local rule is derived in the mathematical formulation from the optimization problem. The cell density is taken as the design variable. Two objective functions are defined for reducing the total weight of the structure and obtaining the fully stressed structure. The constraint condition is defined for defining the local rule. The penalty function is defined from the objective functions and the constraint condition. Minimization of the penalty function with respect to the design parameter leads to the local rule. The derived rule is applied to the design of the three-dimensional structure first. The final structure can be obtained successfully. However, the computational cost is expensive. So, in order to reduce the computational cost, the material parameters $c_1$ and $c_2$ and the value of the cell rejection criterion (CRC) are changed. The results show that the computational cost depends on the parameters and the CRC value.
본 연구는 최적설계 프로그램에 의해 FSM 공법의 PSC 박스 거더교를 최소경비로 자동 설계하고 이를 다양한 교량 형식에 적용하여 적정 형고비 Span Length to Girder Depth와 교폭에 따른 적정 셀(cell )수를 검토하고 최적설계의 필요성을 알리는데 목적이 있다. 사용된 최적설계 프로그램은 축차 무제약 최소화 기법을 이용하였고, 설계과정에서 설계점들이 설계가능 영역밖에 있는것을 허용할 수 있도록 Kavlie가 제안한 확장 벌칙함수를 도입하였다. 또한 설계점들의 탐사 방법은 Powell's direct search method를 사용하며, 설계시간을 단축시키기 위해 설계점 변화에 따른 단면력 변화를 Gradient를 이용하여 근사화 시키는 방법을 사용하였다. 그리고 설계변수의 수렴성과 셀수 지간장 차선수별 최적비용의 상관관계를 도출하였다.
This paper proposes Nonlinear Interior Point Method (NIPM) including discrete control variables optimal power flow formulations. The algorithm utilizes the robustness in terms of starting point and fast convergence for large scale power system of NIPM and an introduction of rounding penalty function which is augmented in the Lagrangian function to handle discrete control variables. The derived formulation shows a simplified approach to deal with discrete control problems which is implementable in real large scale systems.
In this study, the second-order Nomoto's nonlinear expansion model was implemented as a Tagaki-Sugeno fuzzy model based on the heading angular velocity to design the automatic steering system of a ship considering nonlinear elements. A Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was designed using the applied fuzzy membership functions from the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The linear models and fuzzy membership functions of each operating point of a given nonlinear expansion model were simultaneously tuned using a genetic algorithm. It was confirmed that the implemented Tagaki-Sugeno fuzzy model could accurately describe the given nonlinear expansion model through the Zig-Zag experiment. The optimal parameters of the sub-PID controller for each operating point of the Tagaki-Sugeno fuzzy model were searched using a genetic algorithm. The evaluation function for searching the optimal parameters considered the route extension due to course deviation and the resistance component of the ship by steering. By adding a penalty function to the evaluation function, the performance of the automatic steering system of the ship could be evaluated to track the set course without overshooting when changing the course. It was confirmed that the sub-PID controller for each operating point followed the set course to minimize the evaluation function without overshoot when changing the course. The outputs of the tuned sub-PID controllers were combined in a weighted average method using the membership functions of the Tagaki-Sugeno fuzzy model. The proposed Tagaki-Sugeno fuzzy PID controller was applied to the second-order Nomoto's nonlinear expansion model. As a result of examining the transient response characteristics for the set course change, it was confirmed that the set course tracking was satisfactorily performed.
이 연구에서는 사건중심 뉴스기사 요약문을 자동생성하기 위해 뉴스기사들을 SVM 분류기를 이용하여 사건 주제범주로 먼저 분류한 후, 각 주제범주 내에서 싱글패스 클러스터링 알고리즘을 통해 특정한 사건 관련 기사들을 탐지하는 기법을 제안하였다. 사건탐지 성능을 높이기 위해 고유명사에 가중치를 부여하고, 뉴스의 발생시간을 고려한 시간벌점함수를 제안하였다. 또한 일정 규모 이상의 클러스터를 분할하여 적절한 크기의 사건 클러스터를 생성하도록 수정된 싱글패스 알고리즘을 사용하였다. 이 연구에서 제안한 사건탐지 기법의 성능은 단순 싱글패스 클러스터링 기법에 비해 정확률, 재현율, F-척도에서 각각 37.1%, 0.1%, 35.4%의 성능 향상률을 보였고, 오보율과 탐지비용에서는 각각 74.7%, 11.3%의 향상률을 나타냈다.
Recently, Genetic Algorithm(GA), which is a stochastic direct search strategy that mimics the process of genetic evolution, is widely adapted into a search procedure for structural optimization. Contrast to traditional optimal design techniques which use design sensitivity analysis results, GA is very simple in their algorithms and there is no need of continuity of functions(or functionals) any more in GA. So, they can be easily applicable to wide area of design optimization problems. Also, owing to multi-point search procedure, they have higher porbability of convergence to global optimum compared to traditional techniques which take one-point search method. The methods consist of three genetics opera- tions named selection, crossover and mutation. In this study, a method of finding the omtimum size and topology of drilling machine is proposed by using the GA, For rapid converge to optimum, elitist survival model,roulette wheel selection with limited candidates, and multi-point shuffle cross-over method are adapted. And pseudo object function, which is the combined form of object function and penalty function, is used to include constraints into fitness function. GA shows good results of weight reducing effect and convergency in optimal design of drilling machine.
One of the most important purposes in the design of machines and structures is to produce the most light products of the lowest price with satisfying function and performance. In this study, a scheme of design optimization for the weight down of vehicle body structure is presented. Design sensitivity of vehicle body structure is investigated and design optimization is performed to get weight down with the allowable stiffness of body in white. Stress, deformation and natural frequencies are the constraint of the optimization.
Long, Wenyi;Troitsky, Michael S.;Zielinski, Zenon A.
Structural Engineering and Mechanics
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제7권3호
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pp.241-257
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1999
This paper presents a procedure to minimize the cost of materials of cable-stayed bridges with composite box girder and concrete tower. Two sets of iterations are included in the proposed procedure. The first set of iteration performs the structural analysis for a cable-stayed bridge. The second set of iteration performs the optimization process. The design is formulated as a general mathematical problem with the cost of the bridge as the objective function and bending forces, shear forces, fatigue stresses, buckling and deflection as constraints. The constraints are developed based on the Canadian National Standard CAN/CSA-S6-88. The finite element method is employed to perform the complicated nonlinear structural analysis of the cable-stayed bridges. The internal penalty function method is used in the optimization process. The limit states design method is used to determine the load capacity of the bridge. A computer program written in FORTRAN 77 is developed and its validity is verified by several practical-sized designs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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