Newton-Raphson 기법은 구조물의 비선형 해석에 널리 쓰이는 반복계산기법이다. 비선형 해석을 위한 반복계산기법은 컴퓨터의 발달을 감안해도 상당한 계산시간이 소요된다. 본 논문에서는 신경회로망 예측을 사용한 Predicted Newton-Raphson 반복계산기법을 제안하였다. 통상적인 Newton-Raphson 기법은 이전스텝에서 수렴된 점으로부터 현재 스텝의 반복계산을 시작하는 반면 제시된 방법은 현재 스텝 수렴해에 대한 예측점에서 반복계산을 시작한다. 수렴해에 대한 예측은 신경회로망을 사용하여 이전 스텝 수렴해의 과거경향을 파악한 후 구한다. 반복계산 시작점이 수렴점에 보다 근접하여 위치하므로 수렴속도가 빨라지게 되고 허용되는 하중스텝의 크기가 커지게 된다. 또한 반복계산의 시작점으로부터 이루어지는 계산과정은 통상적인 Newton-Raphson 기법과 동일하므로 기존의 Newton-Raphson 기법과 정확히 일치하는 수렴해를 구할 수 있다. 구조물의 정적 비선형 거동에 대한 수치해석을 통하여 modified Newton-Raphson 기법과 제시된 Predicted Newton=Raphson 기법의 정확성과 효율성을 비교하였다. 제시된 Predicted Newton-Raphson 기법은 modified Newton-Raphson 기법과 동일한 해를 산출하면서도 계산상의 효율성이 매우 큼을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 반복 학습 제어의 수렴 특성에 대해 다룬다. 우선, 기존의 ${\lambda}$-노옴을 사용하여 반복 학습 법칙의 수렴성을 증명한 것과는 달리 상한노옴(sup-norm)을 사용한 수렴성 증명방법을 보인다. 또한, 구간화된 학습 방법을 사용한 반복 학습 법칙을 제안하고, 임의의 시간구간에 대해 상한노옴 관점에서 출력 오차의 단조감소적 수렴 특성을 얻을 수 있음을 보인다. 마지막으로, 제안한 구간화된 학습 방법에서의 나누어진 시간 구간이 학습 이득값에 의해 영향을 받는다는 것을 보이고, 적절한 학습 이득값을 선택함에 따라 학습 속도가 증가함을 보인다. 제안한 반복 학습 법칙의 유효성을 보이기 위하여 두 가지 수치 예를 보인다.
본 논문에서는 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 제한조건을 제거하여 수치적으로 안정한 고유치해석 방법을 제안 하였다. 쉬프트를 갖는 부분공간 반복범의 주된 단점은 특이성 문제 때문에 어떤 고유치에 근접한 쉬프트를 사용할 수 없어서 수렴성이 저하될 가능성이 있다는 점이다. 본 논문에서는 부가조건식을 이용하여 위와 같은 특이성 문제를 수렴성의 저하없이 해결하였다. 이 방법은 쉬프트가 어떤 고유치와 같은 경우일지라도 항상 비특이성인 성질을 갖고 있다. 이것은 제안방법의 중요한 특성중의 하나이다. 제안방법의 비특이성은 해석적으로 증명되었다. 제안방법의 수렴성은 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 수렴성과 거의 같고, 두 방법의 연산횟수는 구하고자 하는 고유치의 개수가 많은 경우에 거의 같다. 제안방법의 효율성을 증명하기 위하여, 두개의 수치예제를 고려하였다.
본 논문에서는 중복근을 갖는 구조물에 대한 효율적이고 수치적으로 안정한 고유치해석 방법을 제안하였다. 제안방법은 널리 알려진 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법을 개선한 방법이다. 쉬프트를 갖는 부분공간 방법의 주된 단점은 특이성 문제 때문에 어떤 고유치에 근접한 쉬프트를 사용할 수 없어서 수렴성이 저하될 가능성이 있다는 점이다. 본 논문에서는 부가조건식을 이용하여 위와 같은 특이성 문제를 수렴성의 저하없이 해결하였다. 이 방법은 쉬프트가 어떤 단일 고유치 또는 중복 고유치와 같은 경우일지라도 항상 비특이성인 성질을 갖고 있다. 이것은 제안방법의 중요한 특성중의 하나이다. 제안방법의 비특이성은 해석적으로 증명되었다. 제안방법의 수렴성은 쉬프트를 갖는 부분공간 반복법의 수렴성과 거의 같고, 두 방법의 연산횟수는 구하고자 하는 고유치의 개수가 많은 경우에 거의 같다. 제안방법의 효율성을 증명하기 위하여, 두개의 수치예제를 고려하였다.
반복 학습 제어에서 수렴 조건은 수렴 속도와 잔존 오차와 같은 성능을 결정한다. 따라서, 덜 신중한 수렴 조건을 구할 수 있다면, 그 성능은 향상될 것이고 사용 적합한 학습 제어기의 수는 증가된다. 주파수 영역에서, 연속적인 오차들간의 전달 함수의 $H_{\infty}$ 놈(norm)을 학습 시스템의 수렴성을 조사하기 위해 사용해왔다. 그러나, $H_{\infty}$ 놈을 바탕으로 한 수렴 조건이 단조 수렴성에 대하여 명확한 특성을 가진다하더라도, 특히, 다중 입출력 시스템에서 몇 가지 단점을 가진다. 본 논문에서 는 수렴 조건과 수렴의 단조성간의 관계를 밝힌다. 또한 주파수 영역에서 기존의 수렴 조건을 대신할 수 있는 수정된 수렴 조건을 주파수 영역 리아프노프(Lyapunov) 방정식을 이용하여 구한다.
본 논문에서는 방향성을 갖는 새로운 공간적응 조절연산자와 비선형필터를 이용한 제한 반복적 영상복원 알고리듬을 제안하고 제안한 알고리듬의 수렴성에 대하여 분석을 하고 있다. 일반적인 제한반복적 영상복원 기법에서는 열화된 영상을 복원하는 과정에서 에지 및 경계부분의 재번짐이 지나친 잡음성분의 증폭에 의한 고리현상 등이 발생한다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 다음과 같은 기법을 도입하고 있다. 첫째는, 방향성을 갖는 새로운 공간적응 조절연산자를 적용하여 에지 등의 재번짐을 막고 고주파수 영역의 복원성능을 개선하고 있다. 둘째로, 적응적인 비선형필터를 사용하여 잡음성분과 같은 고주파수 영역의 지나친 증폭에 따른 문제를 해결하고 있다. 그리고, 제안한 논문의 안정성과 수렴성을 보장하기 위한 조건을 분석하고 있다. 열화된 영상에 대하여 실험한 결과, 기존의 다른 결과보다 우수한 성능이 있었고, 특히, 에지의 복원성능 및 고리현상의 제거에 두드러진 특징을 나타내었다.
본 논문은 일반반복 화상 처리가 화상 전체에 화사의 정보와 상관없이 일률적인 방법으로 적용함으로서 생기는 비 효율성을 고려하여 처리하는 화소의 주변 화상 정보를 이용하여 평면 부분과 윤곽 부부느이 처리회수를 달리하여 주므로서 시각적인 효과와 동시에 처리 시간을 단축하는 국부 반복 복원 방법을 제안하였다. 국부 반복 복원 방법은 일반 반복, 복원 알고리즘을 적용하여 윤곽 부분을 집중 복원하고 평면 부분은 복원없이 통과하는 방법으로, 여기에 사용된 일반 반복 알고리즘이 수렴하면 국분 반복 복원도 수렴하게 됨을 이용하였다. 각각 처리된 화상,MSE, 처리 시간등을 비교하여 그 효율성을 확인하였다.
본 논문에서는 중복근을 갖는 비비례 감쇠시스템의 고유치 해석 방법을 제안하였다. 2차 고유치 문제의 행렬 조합을 통한 선형 방정식에 수정된 Newton-Raphson기법과 고유벡터의 직교성을 적용하여 제안방법의 알고리즘을 유도하였다. 벡터 반복법 또는 부분공간 반복법과 같은 기존의 반복법에서는 수렴성을 향상시키기 위해 변위법을 적용하였으며, 이 값이 시스템의 고유치에 근사하게 되면 행렬분해 과정에서 특이성이 발생한다. 그러나 제안방법은 구하고자 하는 고유치가 중복근이 아닐 경우에, 변위값이 시스템의 고유치 일지라도 항상 정칙성을 유지하며, 이것을 해석적으로 증명하였다. 제안방법은 수정된 Newton-Raphson기법을 이용하기 때문에 초기값을 필요로 한다. 제안방법의 초기값으로는 반복법의 중간결과나 근사법의 결과를 사용할 수 있다. 이들 방법중 Lanczon방법이 가장 효율적으로 좋은 초기값을 제공하기 때문에 Lanczon방법의 결과를 제안방법의 초기값으로 사용하였다. 제안방법의 효율성을 증명하기 위하여 두가지 예제 구조물에 대해 해석시간 및 수렴성을 가장 많이 사용하고 있는 부분공간 반복법과 Lanczon방법의 결과와 비교하였다.
저자는 등각사상을 구하기 위한 기존의 여러 Theodorsen 방정식의 해법 중 가장 유효한 해법으로 알려져 있는 Wegmann의 방법을 다룬바 있다. Wegmann의 방법으로 수치실험을 한 결과 난이도가 높다고 예상되는 문제에 있어 수렴했다가 발산을 하는 불안정현상이 나타났으며 수렵하지 않는 불안정현상의 원인을 분석하여 저주파필터를 적용한 새로운 반복법을 제안하였다. 원래의 Wegmann 반복법으로는 발산하는 모튼 문제에 있어서 새로 제안한 방법에 의해서 수렴하는 수치실험 결과를 얻었는데 본 논문에서는 저주파필터를 적용한 Wegmann해법에 의해 실험적으로 수렴한 결과를 Fourier 분석기법에 의해 이론적으로 증명한다.
저자는 등각사상을 추하기 위한 기존의 여러 Theodorsen 방정식의 해법 중 가장 유효한 해법으로 알려져 있는 Wegmann의 방법을 다룬바 있다. Wegmann의 방법으로 수치실험을 한 결과 난이도가 높다고 예상되는 문제에 있어 수렴했다가 발산을 하는 불안정현상이 나타났으며 수렴하지 않는 불안정현상의 원인을 분석하여 저주파필터를 적용한 새로운 반복법을 제안하여 Wegmann 방법으로는 발산하는 모든 문제에 있어서 수렴하는 수치실험 결과를 얻었다[1]. 본 논문에서는 저주파필터를 적용한 해법에 의해 수치적으로 수렴한 결과를 이론적으로 증명한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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