Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.61
no.3
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pp.170-184
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2024
With the advancement of autonomous navigation technology in maritime domain, there is an active research on swarming Unmanned Surface Vehicles (USVs) that can fulfill missions with low cost and high efficiency. In this study, we propose a formation control algorithm that maintains a certain shape when multiple unmanned surface vehicles operate in a swarm. In the case of swarming, individual USVs need to be able to accurately follow the target state and avoid collisions with obstacles or other vessels in the swarm. In order to generate guidance commands for swarm formation control, the potential field method has been a major focus of swarm control research, but the method using the potential field only uses the position information of obstacles or other ships, so it cannot effectively respond to moving targets and obstacles. In situations such as the formation change of a swarm of ships, the formation control is performed in a dense environment, so the position and velocity information of the target and nearby obstacles must be considered to effectively change the formation. In order to overcome these limitations, this paper applies a method that considers relative velocity to the potential field-based guidance law to improve target following and collision avoidance performance. Considering the relative velocity of the moving target, the potential field for nearby obstacles is newly defined by utilizing the concept of Velocity Obstacle (VO), and the effectiveness and efficiency of the proposed method is verified through swarm control simulation, and swarm control experiments using a small scaled unmanned surface vehicle platform.
Kim, Hue-Chan;Kim, Je-Seok;Ji, Yong-Kwan;Park, Jahng-Hyon
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.5
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pp.435-441
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2013
A swarm robot system consists of with multiple mobile robots, each of which is called an agent. Each agent interacts with others and cooperates for a given task and a given environment. For the swarm robotic system, the loss of the entire work capability by malfunction or damage to a single robot is relatively small and replacement and repair of the robot is less costly. So, it is suitable to perform more complex tasks. The essential component for a swarm robotic system is an inter-robot collaboration strategy for teamwork. Recently, the swarm intelligence theory is applied to robotic system domain as a new framework of collective robotic system design. In this paper, FA (Firefly Algorithm) which is based on firefly's reaction to the lights of other fireflies and their social behavior is employed to optimize the group behavior of multiple robots. The main application of the firefly algorithm is performed on path planning of swarm mobile robots and its effectiveness is verified by simulations under various conditions.
Purpose: The problem of optimizing redundancy allocation in multi-level systems is considered when each item in a multi-level system has alternative items with the same function. The number of redundancy of multi-level system is allocated to maximize the reliability of the system under path set and cost limitation constraints. Methods: Based on cost limitation and path set constraints, a mathematical model is established to maximize system reliability. Particle swarm optimization is employed for redundant allocation and verified by numerical experiments. Results: Comparing the particle swarm optimization method and the memetic algorithm for the 3 and 4 level systems, the particle swarm optimization method showed better performance for solution quality and search time. Particularly, the particle swarm optimization showed much less than the memetic algorithm for variation of results. Conclusion: The proposed particle swarm optimization considerably shortens the time to search for a feasible solution in MRAP with path set constraints. PS optimization is expected to reduce search time and propose the better solution for various problems related to MRAP.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.19
no.2
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pp.224-229
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2009
When swarm robots exist in the same workspace, first we have to decide robots in order to accomplish some tasks. There have been a lot of works that research how to control robots in cooperation. The interest in using swarm robot systems is due to their unique characteristics such as increasing the adaptability and the flexibility of mission execution. When an invader is discovered, swarm robots have to enclose a invader through a variety of path, expecting invader's move, in order to effective enclose. In this paper, we propose an effective swarm robots enclosing and distributed moving algorithm in a two dimensional map.
Venkatesan, K.;Selvakumar, G.;Rajan, C. Christober Asir
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.9
no.2
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pp.415-422
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2014
This paper presents a new approach to solve the multi area unit commitment problem (MAUCP) using an evolutionary programming based particle swarm optimization (EPPSO) method. The objective of this paper is to determine the optimal or near optimal commitment schedule for generating units located in multiple areas that are interconnected via tie lines. The evolutionary programming based particle swarm optimization method is used to solve multi area unit commitment problem, allocated generation for each area and find the operating cost of generation for each hour. Joint operation of generation resources can result in significant operational cost savings. Power transfer between the areas through the tie lines depends upon the operating cost of generation at each hour and tie line transfer limits. Case study of four areas with different load pattern each containing 7 units (NTPS) and 26 units connected via tie lines have been taken for analysis. Numerical results showed comparing the operating cost using evolutionary programming-based particle swarm optimization method with conventional dynamic programming (DP), evolutionary programming (EP), and particle swarm optimization (PSO) method. Experimental results show that the application of this evolutionary programming based particle swarm optimization method has the potential to solve multi area unit commitment problem with lesser computation time.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.20
no.3
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pp.413-421
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2010
In the study, self-organization by color detection is proposed to overcome required constraints for existing self-organization by an external ceiling camera and communication. In the proposed self-organization, each swarm robot can follow its colleague robot and all swarm robots can follow a target by LOS(Line of Sight). The swarm robots follow the moving target by the proposed potential field, avoiding confliction with neighboring robots and obstacles. Finally, all swarm robots are reached by a sight among swarm robots. In this paper, for unicycle robots with non-holonomic constraints instead of point robot with holonomic constraints self-organization is presented, it enhances the possibility of H/W realization.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.11
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pp.2147-2151
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2011
In this paper, we propose the formation control algorithm for swarm robots. The proposed algorithm uses the artificial potential field(APF) to plan the global path of swarm robots and to control the formation movement. The navigation function generates a global APF for a leader robot to reach a given destination and an avoidance function generates a local APF for follow robots to avoid obstacles. Finally, some simulations show the validity of the proposed method.
본 논문에서는 PSO(Particle Swarm Optimization)에 기초하여 multi-modal 최적화를 위한 다중 그룹 Particle Swarm 최적화 알고리즘(MGPSO)을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 PSO의 기본 특성을 유지하기 때문에 기존의 혼합형 타입의 최적화 방식에 비하여 빠른 수렴 시간을 가지며 구성방식이 간단하다. 여러 개의 피크를 가지는 테스트 함수를 통해 본 논문에서 제시한 알고리즘의 타당성을 입증하였으며, 영구자석 매입형 전동기의 최적 설계에 적용하여 그 유용성을 확인하였다.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2006.11a
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pp.272-274
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2006
In this paper, we concentrate on the mask design problem for optical micro-lithography. The pre-distorted mask is obtained by minimizing the error between the designed output image and the projected output image. We use the particle swarm optimization(PSO) and fuzzy system to insure that the resulting images are identical to the desired image. Our method has good performance for the iteration number by an experiment.
The electron collision cross sections for gases have been determined by electron beam and electron swarm method. Especially, measurements by electron swarm method is carried out by using the double shutter drift tube given by T.O.F. and Double shutter method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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