• 제목/요약/키워드: recursive identification

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Probabilistic damage detection of structures with uncertainties under unknown excitations based on Parametric Kalman filter with unknown Input

  • Liu, Lijun;Su, Han;Lei, Ying
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제63권6호
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    • pp.779-788
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    • 2017
  • System identification and damage detection for structural health monitoring have received considerable attention. Various time domain analysis methodologies based on measured vibration data of structures have been proposed. Among them, recursive least-squares estimation of structural parameters which is also known as parametric Kalman filter (PKF) approach has been studied. However, the conventional PKF requires that all the external excitations (inputs) be available. On the other hand, structural uncertainties are inevitable for civil infrastructures, it is necessary to develop approaches for probabilistic damage detection of structures. In this paper, a parametric Kalman filter with unknown inputs (PKF-UI) is proposed for the simultaneous identification of structural parameters and the unmeasured external inputs. Analytical recursive formulations of the proposed PKF-UI are derived based on the conventional PKF. Two scenarios of linear observation equations and nonlinear observation equations are discussed, respectively. Such a straightforward derivation of PKF-UI is not available in the literature. Then, the proposed PKF-UI is utilized for probabilistic damage detection of structures by considering the uncertainties of structural parameters. Structural damage index and the damage probability are derived from the statistical values of the identified structural parameters of intact and damaged structure. Some numerical examples are used to validate the proposed method.

Separation of Text and Non-text in Document Layout Analysis using a Recursive Filter

  • Tran, Tuan-Anh;Na, In-Seop;Kim, Soo-Hyung
    • KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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    • 제9권10호
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    • pp.4072-4091
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    • 2015
  • A separation of text and non-text elements plays an important role in document layout analysis. A number of approaches have been proposed but the quality of separation result is still limited due to the complex of the document layout. In this paper, we present an efficient method for the classification of text and non-text components in document image. It is the combination of whitespace analysis with multi-layer homogeneous regions which called recursive filter. Firstly, the input binary document is analyzed by connected components analysis and whitespace extraction. Secondly, a heuristic filter is applied to identify non-text components. After that, using statistical method, we implement the recursive filter on multi-layer homogeneous regions to identify all text and non-text elements of the binary image. Finally, all regions will be reshaped and remove noise to get the text document and non-text document. Experimental results on the ICDAR2009 page segmentation competition dataset and other datasets prove the effectiveness and superiority of proposed method.

미지의 선형 MIMO 시스템에 대한 On-Line 모델링 알고리즘 (On-Line Identification Algorithm for Unknown Linear MIMO Systems)

  • 최수일;김병국
    • 전자공학회논문지B
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    • 제31B권7호
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    • pp.58-65
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    • 1994
  • A recursive on-line algorithm for orthogonal ARMA identification is proposed for linear MIMO systems with unknown parameters time delay and order. This algorithm is based on the Gram-Schmidt orthogonalization of basis functions, and extended to a recursiveform by using new functions of two dimensional autocorrelations and crosscorrelations of inputs and outputs. This proposed algorithm can also cope with slowly time-varying or order-varying systems. Various simulations reveal the performance of the algorithm.

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화력발전소 보일러 제어루프의 시뮬레이션에 관한 연구 (A Study of Boiler Control Loop Simulation in Thermal Power Plant)

  • 이주현;이찬주
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1999년도 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.868-870
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    • 1999
  • In this paper we obtain a discrete mathmatical model of a Boiler control system from expermental data, we find appropriate input signal and parameter estimation algorithm for identification of the Boiler control system in power plant. Under these conditions experimental data are collected from real system and parameters are estimated by the Recursive Least Square algorithm. The computer simulation results show the parameter estimation algorithm for identification and the effectiveness of controller design of the Boiler control system.

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PMSM으로 구성된 모터-기구부 시스템의 전달함수 추정에 관한 연구 (A study on Transfer Function Identification of Motor-Mechanical System with PMSM)

  • 박승규;최용권;박두환;안호균
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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    • pp.546-549
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    • 2002
  • In this paper, a simulation system, which is almost same with the real motor-mechanical control system, is established. The real system is identified by using the data from DSP(TMS320F240). The RLS(Recursive Least Square) algorithm is used for the identification and MATLAB Simulink program is used for simulation. The exact simulation system obtained by using the proposed method is very useful for analysis and design of motor-mechanical control systems.

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전동기 고성능 속도제어를 위한 관성추정 알고리즘 (Inertia Identification Algorithm for High Performance Speed Control of Electric Motor)

  • 이규범;최종우;김흥근
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.18-20
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    • 2004
  • In this paper, a new technique of inertia identification using recursive least square algorithm and full order estimator is proposed. The speed response is sensitive to variation in machine parameters especially the moment of inertia. The effectiveness of the method has been verified by simulations.

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온 라인 CFCM 기반 적응 뉴로-퍼지 시스템에 의한 온도제어 (Temperature Control by On-line CFCM-based Adaptive Neuro-Fuzzy System)

  • 윤기후;곽근창
    • 대한전자공학회논문지TE
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    • 제39권4호
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    • pp.414-422
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    • 2002
  • 본 논문에서는 적응 제어 문제를 다루기 위해 CFCM 클러스터링과 퍼지 균등화 기법을 이용하여 새로운 적응 뉴로-퍼지 제어기를 설계하고자 한다. 먼저 오프라인에서 CFCM은 입력데이터의 성질과 출력 패턴의 성질까지도 고려한 퍼지 클러스터링 기법으로 적응 뉴로-퍼지 제어기의 구조동정을 수행한다. 파라미터 동정은 역전과 알고리즘과 RLSE(Recursive Least Square Estimate)을 이용한 하이브리드 학습을 수행한다. 온라인 학습에서는 시변특성으로 인해 전제부 및 결론부 파라미터를 실시간으로 계산된다. 시뮬레이션으로 온 라인 적응 뉴로-퍼지 제어 시스템의 성능을 입증하기 위해 목욕물 온도제어 시스템에 대해 다루고 전형적인 퍼지 제어기에 비해 오프 라인과 온 라인 설계 모두 좋은 성능을 보이고자 한다.

회귀적 방법에 의한 모우드 변수 규명에 관한 연구 (A Study on the Recursive Identification of Modal Parameters)

  • 고장욱;이재응
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1995년도 춘계학술대회논문집; 전남대학교, 19 May 1995
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    • pp.147-152
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    • 1995
  • 실험에 의한 모우드 해석 방법들은 1980년대부터 활발히 연구되어 많은 새로운 방법들이 개발되어 발표되었다. 그러나 개발된 대부분의 방법들은 측정된 데이타를 일괄처리하는 밸치(또는 off-line) 방법들이다. 최근에는 시간에 따라서 변하는 구조물의 동특성을 규명하는 분야에 모우드 해석 방법이 응용되어 사용되고 있다. 이러한 응용분야에서는 모우드 변수들의 변화되는 값을 새로운 데이타가 샘플링 될 때마다 그 값들을 수정하면서 추정할 수 있는 회귀적인(recursive 또는 on-line) 방법을 사용하여야 한다. Davies와 Hammond[1]는 회귀적 선형 자승법(Recursive Least Squares : RLS)을 이용하여 모우드 변수를 구하고 이를 벧치방법인 Instrumental Variable 방법과 Fourier 방법의 결과와 비교하였다. 그러나, 그 결과에서 보여준것처럼 RLS 방법은 잡음 대 시호비가 낮을 때에만 모우드 변수 값들을 정확하게 추정할 수 있었다. Sundararajan과 Montgomrey[2]는 회귀적 선형 최소자승 격자필터(lattice filter)를 이용하여 구조물의 차수(order)와 고유진동형, 그리고 진폭을 결정한 후 이를 토대로 회귀적 gradient형태의 방정식 오차 규명 방법(equation-error identification algorithm)에 의하여 모우드 변수들을 추정하였다. 이 방법은 2차원 격자구조물의 모우드 변수 추정에 사용되었으며, 또한 적응모우드제어에도 성공적으로 이용되었다. 그러나, 이 방법도 잡음 대 신호비가 낮은 환경에서만 사용할 수 있다는 단점이 있다. 위에서 언급한 방법들은 모두 RLS 방법을 기초로 하여 개발되었으나, RLS 방법은 전형적인 결정적(deterministic)방법으로서 잡음이 섞인 데이타를 처리하기에는 부적절한 방법임이 널리 알려진 사실이다[3]. 최근에 Ben Mrad와 Fassois[4]는 신호에 잡음이 존재하여도 이를 잘 처리할 수 있는 확률적(stochastic) 방법을 개발하여 기존의 결정적 방법들과 그 결과를 비교하였다. 그러나, 개발된 방법은 응답 신호에 백색잡음(white noise)이 섞이는 특수한 경우에만 사용할 수 있게 만들어져서 이 방법의 실질적인 적용에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 기존의 방법들의 단점을 극복할 수 있는 새로운 회귀적 모우드 변수 규명 방법을 개발하였다. 이는 Fassois와 Lee가 ARMAX모델의 계수를 효율적으로 추정하기 위하여 개발한 뱉치방법인 Suboptimum Maximum Likelihood 방법[5]를 기초로 하여 개발하였다. 개발된 방법의 장점은 응답 신호에 유색잡음이 존재하여도 모우드 변수들을 항상 정확하게 구할 수 있으며, 또한 알고리즘의 안정성이 보장된 것이다.

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Laguerre 모델을 이용한 미지 시스템의 온-라인 시스템 동정에 관한 연구 (A Study the On-Line Systems Identification of Unknown Systems using Laguerre Models)

  • 오현철;김윤상;이재춘;안두수
    • 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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    • 제48권6호
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    • pp.728-734
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    • 1999
  • An on-line system identification scheme of unknown system is proposed based on a Laguerre models representation. The unknown parameters are detemined using recursive least-square identification. The proposed method have the advantage that an unknown system can be modelled without structural knowledge and assumption about the true model order and time delay. Therefore, the proposed method can make the design procedure very when compared to widely-used conventional method.

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자동 공조설비의 고장 검출 기술 (Fault Detection in an Automatic Central Air-Handling Unit)

  • 이원용;신동열
    • 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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    • 제48권4호
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    • pp.410-418
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    • 1999
  • This paper describes the use of residual and parameter identification methods for fault detection in an air handling unit. Faults can be detected by comparing expected condition with the measured faulty data using residuals. Faults can also be detected by examining unmeasurable parameter changes in a model of a controlled system using a system identification technique. In this study, AutoRegressive Moving Average with seXtrnal input(ARMAX) and AutoRegressive with eXternal input(ARX) models with both single-input/single-input and multi-input/single-input structures are examined. Model parameters are determined using the Kalman filter recursive identification method. Regression equations are calculated from normal experimental data and are used to compute expected operating variables. These approaches are tested using experimental data from a laboratory's variable-air-volume air-handling-unit.

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