Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.8
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pp.777-782
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2011
Neural network technique is widely employed in the fields of signal processing, control systems, pattern recognition, etc. Learning of neural networks is an important procedure to accomplish dynamic system modeling. This paper presents a novel learning approach for differential neural network models based on the Kalman-Bucy filter theory. We construct an augmented state vector including original neural state and parameter vectors and derive a state estimation rule avoiding gradient function terms which involve to the conventional neural learning methods such as a back-propagation approach. We carry out numerical simulation to evaluate the proposed learning approach in nonlinear system modeling. By comparing to the well-known back-propagation approach and Kalman-Bucy filtering, its superiority is additionally proved under stochastic system environments.
A method for the dynamical analysis of FE discretized uncertain linear and nonlinear structures is presented. This method is based on the moment equation approach, for which the differential equations governing the response first and second-order statistical moments must be solved. It is shown that they require the cross-moments between the response and the random variables characterizing the structural uncertainties, whose governing equations determine an infinite hierarchy. As a consequence, a closure scheme must be applied even if the structure is linear. In this sense the proposed approach is approximated even for the linear system. For nonlinear systems the closure schemes are also necessary in order to treat the nonlinearities. The complete set of equations obtained by this procedure is shown to be linear if the structure is linear. The application of this procedure to some simple examples has shown its high level of accuracy, if compared with other classical approaches, such as the perturbation method, even for low levels of closures.
A novel probabilistic approach is presented for estimating the equivalent static wind loads that produce a static response of the structure, which is "equivalent" in a probabilistic sense, to the extreme dynamic responses due to the unsteady pressure random field induced by the wind. This approach has especially been developed for complex structures (such as stadium roofs) for which the unsteady pressure field is measured in a boundary layer wind tunnel with a turbulent incident flow. The proposed method deals with the non-Gaussian nature of the unsteady pressure random field and presents a model that yields a good representation of both the quasi-static part and the dynamical part of the structural responses. The proposed approach is experimentally validated with a relatively simple application and is then applied to a stadium roof structure for which experimental measurements of unsteady pressures have been performed in boundary layer wind tunnel.
This paper presents a machining parameter selection approach using an evolutionary computation (EC). In order to perform a successful material cutting process, the engineer is to select suitable machining parameters. Until now, it has been mostly done by the handbook look-up or solving optimization equations which is inconvenient when not in handy. The main thrust of the paper is to provide a handy machining parameter selection approach. The EC is applied to rapidly find optimal machining parameters for the user\\`s specific machining conditions. The EC is basically a combination of genetic a1gorithm and microcanonical stochastic simulated annealing method. The approach is described in detail with an application example. The paper concludes with a discussion on the potential of the proposed approach.
This study describes structural reliability analysis of actively-controlled structure for which random vibration analysis is incorporated into the first-order reliability method (FORM) framework. The existing approaches perform the reliability analysis based on the RMS response, whereas the proposed study uses the peak response for the reliability analysis. Therefore, the proposed approach provides us a meaningful performance measure of the active control system, i.e., realistic failure probability. In addition, it can deal with the uncertainties in the system parameters as well as the excitations in single-loop reliability analysis, whereas the conventional random vibration analysis requires double-loop reliability analysis; one is for the system parameters and the other is for stochastic excitations. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through a numerical example where the proposed approach shows fast and accurate reliability (or inversely failure probability) assessment results of the dynamical active control system against random seismic excitations in the presence of parametric uncertainties of the dynamical structural system.
A fuzzy approach using an EM algorithm for image classification is presented. In this study, a double compound stochastic image process is assumed to combine a discrete-valued field for region-class processes and a continuous random field for observed intensity processes. The Markov random field is employed to characterize the geophysical connectedness of a digital image structure. The fuzzy classification is an EM iterative approach based on mixture probability distribution. Under the assumption of the double compound process, given an initial class map, this approach iteratively computes the fuzzy membership vectors in the E-step and the estimates of class-related parameters in the M-step. In the experiments with remotely sensed data, the MRF-based method yielded a spatially smooth class-map with more distinctive configuration of the classes than the non-MRF approach.
Proceedings of the Korean Society of Computational and Applied Mathematics Conference
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2003.09a
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pp.10-10
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2003
Option pricing theory developed by Black and Sholes depends on an arbitrage opportunity argument. An investor can exactly replicate the returns to any option on that stock by continuously adjusting a portfolio consisting of a stock and a riskless bond. The value of the option equal the value of the replicating portfolio. However, transactions costs invalidate the Black-Sholes arbitrage argument for option pricing, since continuous revision implies infinite trading, Discrete revision using Black-Sholes deltas generates errors which are correlated with the market, and do not approach zero with more frequent revision when transactions costs are included. Stochastic calculus serves as a fundamental tool in the mathematical finance. We closely look at the utility maximization theory which is one of the main option valuation methods. We also see that how the stochastic optimal control problems and their solution methods are applied to the theory.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.2
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pp.107-116
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2003
This paper presents a systematic design methodology for fault tolerant controller against a fault in actuators and sensors of linear stochastic systems with uncertainties. The scheme is based on fault detection and diagnosis(isolation and estimation) using a bank of robust two-stage Kalman filters, and accommodation of the actuator fault by eigenstructure assignment and immediate compensation of the sensor's faulty measurement. In order to clarify the fault feature in test statistics of residual, noise reduction method is given by multi-scale discrete wavelet transform. The effectiveness of our approach Is shown via simulations for a VTOL(vertical take-off and landing) aircraft subjected to parameter variations, external disturbances, process and sensor noises.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.12
no.1
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pp.107-118
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1986
A heuristic algorithm (SIMICOM) has been designed and tested for optimizing simulated stochastic systems whose performances are functions of several discrete decision variables. The approach adopted utilizes an integer complex method coupled with techniques of establishing confidence intervals for the system's responses. It can handle a general class of optimization problems that could be constrained or unconstrained. In constrained cases, the constraints could either be explicit analytical functions of decision variables or be expressed as other responses of the simulation model. In addition to obtain a reasonably accurate solution, the economic aspect of obtaining the solution has also been taken into consideration.
A variety of approaches on performance evaluation modeling have appeared in the technical literature for flexible manufacturing systems(FMS) which can be evaluated only through computer simulation. This study represents a comparative approach for FMS performance evaluation modeling based on reliability, availability and maintainability, and life cycle cost. The methodology proposed in this research includes the following three-step generative approaches. First, a static model to find the initial system configuration is considered under the assumption that the system availability is given as one (failure and maintenance are not considered), and in second step, a stochastic simulation is proposed to serve as a performance evaluation model for FMS with stochastic failure and repair time. In the last step, we developed a simulation modeling using a simulator, FACTOR/AIM to consider a variety of performance factors and dynamic behavior of FMS. Also the applicability and validity of the proposed approaches has been tested and compared through the results of a sample problem using computer programs and procedures developed in each step.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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