본 논문에서는 Extreme Learning Machine(ELM)을 이용한 자기부상시스템 모델링 기법을 제안한다. 자기부상시스템의 모델링을 위하여 일반적으로 테일러 급수를 이용한 선형화 모델이 사용되어져 왔으나, 이런 수학적 기법의 경우 자기부상시스템의 비선형 반영에 한계가 있다는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 본 논문에서는 학습시간이 빠른 특성을 가진 ELM을 이용한 자기부상시스템의 모델링 기법을 제안한다. 제안된 기법은 입력 가중치들과 은닉 바이어스들의 초기값을 무작위로 선택하고 출력 가중치들은 Moore-Penrose의 일반화된 역행렬 방법을 통하여 구해진다. 실험을 통하여 제안된 알고리즘이 자기부상시스템의 모델링에서 수학적 기법에 비해 우수한 성능을 보임을 알 수 있었다.
자기변성유체(magnetorheological fluid)에 관한 연구는 MR 장치의 개발, MR 장치의 수학적 모델링 및 시뮬레이션, 그리고 MR 장치를 채용한 시스템의 제어 알고리즘 개발에 관한 연구로 구분된다. 시뮬레이션을 통한 제어 알고리즘 개발을 위해서는 MR 장치의 비선형 응답을 예상하기 위한 신뢰성 높은 수학적 모델이 요구된다. 또한 MR 장치 시스템을 제어하기 위해서는 제어기에서 요구하는 댐핑력을 출력하기 위한 MR 장치의 전류(또는 전압) 입력 값이 필요하며, 이 입력값을 얻기 위해서는 역댐퍼 모델이 필요하다. 이러한 이유로 MR 장치의 모델링 및 역댐퍼 모델링은 MR 장치개발의 중요한 역할을 담당하며 이에 관한 많은 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 전단모드 회전형 MR 댐퍼의 모델링을 위해 개발된 MR 댐퍼를 이용하여 동특성 시험기를 제작하였으며, 전단모드 회전형 MR 댐퍼의 특성을 연구하기 위한 실험을 수행하였다. 시험기 시험결과를 통해 모델링에 필요한 시험 데이터들을 획득하였으며 다층신경망을 이용하여 전단모드 회전형 MR 댐퍼의 모델 및 역모델을 구하였다.
본 논문은 실용 엔지니어를 위해서 일반미분방정식으로 표현될 수 있는 연속시스템의 계층적인 모델 개발을 위한 모델링 기법 및 객체지향언어 기반의 경량 시뮬레이션 구축 환경을 제안하였다. 제안된 블록 기반 모델링 형식론은 단위 모델의 동적인 행위를 나타내는 기본블록 모델과 모델들의 계층적인 구조를 나타내는 결합블록 모델 형식론으로 이루어져 있다. 이러한 수학적 모델의 시뮬레이터를 객체지향 언어로 구현하기 위한 시뮬레이션구축 프레임워크인 BlockSim++를 제안하였다. 제안된 프레임워크는 재사용성을 제공하며, 수학적 모델을 쉽게 구현할 수 있게 하고, 또한 외부 응용 소프트웨어와도 쉽게 결합할 수 있는 인터페이스를 제공한다. 간단한 하이브리드 모델링 시뮬레이션 예시를 통해 제안된 모델링 형식론과 시뮬레이션 프레임워크를 이용하여 그 유용성을 입증하였다.
행렬이론은 수학, 자연과학, 공학뿐 아니라 사회과학과 인공지능 분야에까지 다양하게 활용되고 있다. 중·고등학교 수학에서 행렬은 학습 부담 경감을 위해 2009 개정 수학과 교육과정에서 삭제되었다가 인공지능 시대를 맞이하여 2022 개정 교육과정에 재편성될 예정이다. 이에 다른 나라에서 다루고 있는 행렬 내용을 분석함으로써 행렬 지도를 위한 의미 있는 방향을 제시하고 교과서 구성을 위한 시사점을 도출할 필요성이 있다. 이를 위해 본고에서는 독일 수학과 표준교육과정과 독일 헤센주의 수학과 교육과정을 분석하고, 독일 수학 교과서의 행렬 단원의 내용 요소 및 전개 방식의 특징을 분석하였다. 분석 결과 독일 교과서는 선형연립방정식의 풀이를 위한 행렬, 일차변환을 설명하기 위한 행렬, 전환과정을 설명하기 위한 행렬로 나누어 행렬 단원을 다루고 있으며 모두 역행렬을 다루고 있고 수학적 추론 및 수학적 모델링에 중점을 두고 행렬을 학습하는 것으로 나타났다. 분석 결과로부터 학교 수학에 행렬을 재편성할 경우 깊이 있는 개념적 이해와 수학적 추론 및 수학적 모델링에 중점을 두어 교육내용을 구성할 것을 제안하는 바이다.
본 논문에서는 4차 산업혁명과 대학수학교육에 대하여 논의한다. 먼저 4차 산업혁명 시대의 요구로 새로 생겨난 산업수학 인력을 양성하기 위하여 국내 일부 대학 수학과, 수학교육과에서 시도되고 있는 산업수학 관련 프로그램을 살펴본다. 그리고 본 연구진이 생각하는 4차 산업혁명시대의 필요를 반영한 강좌를 어떻게 개설하여 학생들에게 관련 경험을 줄 수 있는지 국내외 대학의 사례를 들어 소개한다.
본 논문에서는 후향계단 유동장 모델링 및 복원오차를 분석한다. 유동장의 밀도를 POD(Proper Orthogonal Decomposition) 기법을 통해 공간모드와 시간모드로 추출하여 수학적으로 모델링한다. 모델링 오차를 정립하여 유동에너지와 오차 사이의 관계를 정리한다. 모델링 오차를 시간영역 뿐만 아니라 주파수 영역에서의 분석을 통하여 제어측면에서 오차의 한계를 규정한다.
본 논문에서는 실험데이터를 이용해서 가스터빈 제어시스템의 수학적인 모델링을 구하였다. 제어대상은 군산 화력발전소에 설치되어 었는 가스터빈을 모델로 선정하였고 터빈의 정격속도에서 계통병입 및 전부하까지의 운전구간에 국한하여 모델링올 구현하였다. 모델링은 최소자승 알고리즘을 이용하였으며 플랜트는 2차 시스템이라 가정하였고 망각지수는 0.98, 그리고 입.출력신호의 주기는 1sec로 선택하였다. 시뮬레이션 결과, 실제 시스템과 모델링에 의한 입.출력특성이 일치한디는 것을 알 수 있었다.
비즈니스 룰은 이윤을 획득하기 위한 상용 시스템에서는 반드시 명확하게 기술되어야만 하며 시스템에서 비즈니스 룰의 충돌은 시스템에 대한 신뢰도를 떨어뜨리는 요인이 될 뿐만 아니라, 시스템의 계획 당시에는 예측하지 못했던 크고 작은 경제적인 손실을 발생하게 한다. 일반적으로 비즈니스 룰은 애매모호함을 가지고 있는 비정형 언어로 기술되는 경우가 많아서, 설정된 비즈니스 룰간의 충돌을 예측하기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 개발 중에 룰이 추가되는 경우에 기존의 룰과의 충돌을 예측하기란 매우 어려운 일이다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 정형 명세를 이용한 모델링을 사용하였다. 수학, 논리학에 기반을 둔 정형 모델링 방법으로 비즈니스 룰을 명확하게 표현하고, 해당 룰을 내포한 시스템 모델링을 구현하였다. 그 결과 작성된 비즈니스 룰의 충돌 여부를 판단할 수 있게 되었다. 시스템 개발 초기에 구현 후에 발생할 수 있는 문제를 미연에 발견하여 시스템 모델 혹은 비즈니스 룰의 수정하여 신뢰할 수 있는 시스템을 개발할 수 있도록 도움을 주고자 한다 본 논문에서는 명확한 표현을 위해서 비즈니스 룰을 일차 논리로 기술하고 룰과 모델링을 위해서 일차논리 기반의 정형 명세 언어인 Z 를 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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