• 제목/요약/키워드: 이산최적화

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A60 급 갑판 관통 관의 이산설계 근사최적화를 위한 대리모델과 유전자 알고리즘 응용 (Surrogate Models and Genetic Algorithm Application to Approximate Optimization of Discrete Design for A60 Class Deck Penetration Piece)

  • 박우창;송창용
    • 해양환경안전학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.377-386
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    • 2021
  • A60 급 갑판 관통 관은 선박과 해양플랜트에서 화재사고가 발생할 경우 화염의 확산을 방지하고 인명을 보호하기 위해 수평구조에 설치되는 방화장치이다. 본 연구에서는 다양한 대리모델과 다중 섬 유전자 알고리즘을 이용하여 A60 급 갑판 관통 관의 방화설계에 대한 이산변수 근사최적화를 수행하였다. A60 급 갑판 관통 관의 방화설계는 과도 열전달해석을 통해 평가하였다. 근사최적화에서 관통관의 길이, 지름, 재질, 그리고 단열재의 밀도는 이산설계변수로 적용하였고, 제한조건은 온도, 생산성 및 가격을 고려하였다. 대리모델 기반의 근사최적설계 문제는 제한조건을 만족하면서 A60 급 갑판 관통 관의 중량을 최소화할 수 있는 이산설계변수를 결정하도록 정식화하였다. 반응표면모델, 크리깅, 그리고 방사기저함수 신경망과 같은 다양한 대리모델이 근사최적화에 사용되었다. 근사최적화의 정확도를 검토하기 위해 최적해의 결과는 실제 계산 결과와 비교하였다. 근사최적화에 사용된 대리모델 중 방사기저함수 신경망 모델이 A60 급 갑판 관통 관의 방화설계에 대해 가장 정확한 최적설계 결과를 나타내었다.

위험도를 고려한 최소비용 도시우수관망 설계의 최적화 모형개발 (I): 모형의 개발과 시험유역의 적용 (Development of Optimal Design Simulation Model for Least Cost Urban Sewer System Considering Risk (I))

  • 장석환;박상우
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제38권12호
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    • pp.1021-1028
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    • 2005
  • 본 연구는 도시 우수관망 설계 시 주어진 설계유랑을 효율적이고 경제적인 단면 구성과 관망에 따른 우수배제능력을 극대화시키기 위해 최적화된 설계를 통하여 경제적인 우수시스템을 설계할 수 있는 모형의 개발이 이루어져야 할 필요성이 있다. 이에 본 연구에서는 최적화 기법으로 동적계획법(Dynamic Programming : DP)의 특수한 방법인 이산미분형 동적계획법(Discrete Differential Dynamic Programming : DDDP)를 이용해 최적화된 설계조건을 구할 수 있도록 하였다. 이산미분형 동적계획법의 기법은 설계유랑과 맨홀의 위치가 결정되면 그에 따른 최적 우수시스템이 될 수 있는 관의 용량, 경사, 수위, 수심, 위험도, 회수비용 등을 결정할 수 있는 방법으로 이는 공사비용에 따른 최소비용을 목적함수로 위험도 분석을 통하여 최적화된 조건을 찾는 방법으로 모형개발을 하였다.

이산최적화 기법을 사용한 디지털 워터마킹 (Digital Watermarking Method using Discrete Optimization Method)

  • 이창순
    • 한국항행학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.44-49
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    • 2014
  • 최근 워터마킹 기술은 불법적인 디지털 콘텐츠 복사와 콘텐츠의 무단 도용을 막는 방법으로 주목받고 있다. 즉, 디지털 콘텐츠의 권리를 보호하기 위하여, 워터마크 이미지를 원본이미지에 삽입한다. 다양한 워터마킹 기법 중에서 개미알고리즘을 이용한 기술들이 연구되고 있으며, 본 논문에서는 개미알고리즘에 이산최적화 방법을 사용한 워터마킹 기술을 제안한다. 제안하는 기법은 개미가 음식을 찾기 위해 페르몬 흔적을 �i아가는 방법과 유사하다. 또한 원본 이미지에 워터마크를 삽입할 때 장애물의 배치나 전체 이미지들 사이의 균형을 고려한다. 시뮬레이션 결과는 제안한 방법이 기존 알고리즘을 사용한 워터마킹 기술과의 비교에서 워터마크 된 이미지의 강건성은 증가되고 워터마킹 인지성은 감소함을 보여 준다.

이산형 변수를 이용한 뼈대구조물의 다단계 최적설계 (Multi-Level Optimization for Steel Frames using Discrete Variables)

  • 조효남;민대홍;박준용
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.453-462
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    • 2002
  • 건설공사의 설계와 시공에서 표준화된 이산형 강재단면을 이용하고 있으나, 대부분의 최적화기법에서는 표준강재단면을 사용하기 위해 별도의 이산화 과정을 가지게 되므로 설계결과의 최적성을 보장할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 제안된 알고리즘의 효율성을 높이기 위해 전체구조계와 구조요소계로 나누는 다단계 알고리즘을 적용하였다 수치해석 과정의 효율성과 최적해의 정확성을 예제를 통하여 비교·검토하였다.

샘플치 $H_2$ 최적화를 이용한 멀티레이트 디지털 제어기 설계 (A Design of the Multirate Digital Controller using Sampled Data $H_2$ Optimization)

  • 박종우;이상철;곽칠성
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2001년도 추계종합학술대회
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    • pp.271-274
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    • 2001
  • 본 논문에서는 최적 디지털 제어기의 설계에 샘플치 제어이론을 적용한다. 특히, 아날로그 제어기들의 멀티레이트 이산화에 H$_2$최적화를 이용한다. 멀티레이트 구조상 인과성 제약을 갖는 멀티레이트 H$_2$최적화를 통해 해를 얻는다. 설계 예제를 통해, 기존 이산화 방법과 비교하여, 멀티레이트 설계방법의 우수성을 확인한다.

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비선형 내점법을 이용한 조상설비 최적화 방안 연구 (Optimal Reactive Power Planning with a Nonlinear Interior Point Method)

  • 김태균;김재원;이병준;정응수;조종만
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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    • pp.481-482
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    • 2007
  • 무효전력 계획은 크게 계통운용계획과 투자비용계획으로 구분할 수 있다. 본 논문은 조상설비 투입계획 관점에서 주 쌍대 비선형 내점법을 이용한 조상설비 최적화 모의를 수행한다. 실 계통 규모의 대규모 계통을 모의하기 위하여 모선번호 ordering 기법 및 고성능 LU 분해 기법을 적용하였으며 조상설비 계획문제에 포함되는 이산변수의 처리는 투입위치 및 용량의 정수화를 통하여 최적화 문제에 이산변수를 포함하지 않도록 한다. 본 알고리즘은 2006년도 한전계통의 조상설비 현황을 바탕으로 하여 2008년도 계통상태에 대한 조상설비 투입계획 모의에 적용한다.

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위험도를 고려한 최소비용 도시우수관망 설계의 최적화 모형개발 (II): 위험도를 고려한 최적화 모형 (Development of Optimal Design Simulation Model for Least Cost Urban Sewer System Considering Risk (II))

  • 박상우;장석환
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제38권12호
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    • pp.1029-1037
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    • 2005
  • 본 연구는 도시 우수관망 설계 시 주어진 설계유량을 효율적이고 경제적인 단면 구성과 관망에 따른 우수배제 능력을 극대화시키기 위해 최적화 기법인 동적계획법(Dynamic Programming : DP)의 특수한 방법인 이산미분형 동적계획법(Discrete Differential Dynamic programming DDDP)를 이용해 최적화된 설계조건을 구할 수 있도록 하였다. 이산미분형 동적계획법의 기법은 설계유량과 맨홀의 위치가 결정되면 그에 따른 최적 우수시스템이 될 수 있는 관의 용량, 경사, 수위, 수심, 위험도, 회수비용 등을 결정할 수 있는 방법으로 이는 공사비용에 따를 최소비용을 목적함수로 위험도 분석을 통하여 최적화된 조건을 찾는 방법으로 모형개발을 하였다. 개발된 모형을 실제 단지계획의 합리식으로 설계된 우수관망 계획과 비교 검증하여 보다 경제적이고 효율적인 우수관망 시스템을 구축하는 모형을 제시하였다.

시간유한요소법을 이용한 분포형 구동기의 형상최적화에 관한 연구 (A Study on Shape Optimization of Distributed Actuators using Time Domain Finite Element Method)

  • 석진영;김유단
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권9호
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    • pp.56-65
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    • 2005
  • 시간유한요소법은 시간영역을 고정시키고 행렬 미분방정식 형태의 공간전파 관계식을 풂으로써 시간과 공간에 대한 동적 해석을 수행하는 방법이다. 이 방법은 공간이산화 유한요소법이나 시/공간 동시이산화 유한요소법에 비해 공간에 관한 자유도가 발생하는 것이 두드러진 특징으로, 이를 이용하여 분포형 구동기의 공간에 따른 특성을 최적화하는 데에 효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 임의의 초기조건을 반영할 수 있도록 구성된 상태변수 벡터를 이용하여 구조물을 시간영역에서 이산화하고, 공간영역에서 전파관계식 및 경계조건을 이용하여 공간전파 관계식을 형성하였다. 이 때 구동기의 공간에 따른 형상 분포는 설계되어야 할 변수의 함수이고, 시간반응은 형상함수를 이용하여 이산화 하였다. 포텐셜 에너지 및 운동에너지를 구조물의 변위제어에 적절한 최적의 성능지수로 설정하고, 이를 최소화하도록 미지의 함수인 구동기의 분포형상을 구하였다. 일반적으로 구조물은 임의의 초기조건에서 외란을 받게 되나, 본 연구에서는 구현가능한 제어법칙을 이용하여 최종시간에서 안정화(rest) 조건을 만족한다고 가정하였다. 구동기 분포형상 최적화를 위해 상태/준상태 방정식을 유도하였다. 서브행렬 재형상화와 시/공간 경계조건을 통해 상태변수와 준상태변수에 대한 Ricatti 미분방정식을 유도하였다. 이를 통해 구동기 분포형상 최적화를 구현하였으며, 수치 시뮬레이션을 통해 적절한 구동기의 분포형상 최적화를 수행할 수 있음을 보였다.

개미군락최적화 알고리즘을 이용한 트러스 구조물의 설계최적화 (Truss Design Optimization using Ant Colony Optimization Algorithm)

  • 이상진;한우동
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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    • pp.709-712
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    • 2010
  • 본 논문은 개미군락최적화 알고리즘을 이용한 트러스 구조물의 설계최적화에 대한 이론적 배경과 수치해석 결과를 기술하였다. 트러스의 설계최적화를 수행하기 위하여 구조물의 중량을 최소화하는 것을 목적 함수로 하고 구조물에서 발생하는 응력과 변위의 허용치를 초과하지 않는 것을 구속조건으로 이용하였다. 본 연구에서는 개미군락알고리즘을 구조물의 최적화에 적용하기 위하여 외판원문제(travelling salesman problem: TSP)를 재 정의하는 방법을 사용하였으며 최대-최소개미시스템(max-min ant system)을 도입하여 트러스 구조물의 최적설계를 수행하였다. 이때 이산화 된 설계변수를 사용하였으며 구속조건을 처리하기 위해서 벌점함수를 사용하였다. 본 연구를 통하여 개미군락최적화 알고리즘은 구조최적화에 그 적용 가능성이 높았으며 전통적인 최적검색 기법의 새로운 대안으로 이용될 수 있는 것으로 나타났다.

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Critical Path 기법을 이용한 자동화 시스템의 공정 최적화 사례 연구 (Process Optimization of an Automated System Using Critical Path Method)

  • 이승연;강길순;장종태;유준
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 학술회의 논문집 정보 및 제어부문 A
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    • pp.219-222
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    • 2003
  • 본 논문에서는 주어진 자동화 시스템에 대하여 Critical Path 기법을 적용한 최적화 연구를 수행하였다. 탄약 운반 자동화 시스템에 대하여 공정순서와 시간개념이 들어간 Timed Petri-Net을 이용한 이산사건 공정모델을 구축하였으며, 이를 기초로 초기조건 및 제약조건을 고려하여 제악탐색기법을 이용하여 Critical Path를 찾고 여유 공정을 산출항으로써 공정 시간 최적화를 수행하였다.

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