Medical cyber-physical systems (MCPS) integrate sensors, actuators, and software to improve patient safety and quality of healthcare. These systems introduce major challenges to safety analysis because the patient's physiology is complex, nonlinear, unobservable, and uncertain. To cope with the challenge that unidentified physiological parameters may exhibit short-term variances in certain clinical scenarios, we propose a novel run-time predictive safety monitoring technique that leverages a maximal model coupled with online training of a computational virtual subject (CVS) set. The proposed monitor predicts safety-critical events at run-time using only clinically available measurements. We apply the technique to a surgical glucose control case study. Evaluation on retrospective real clinical data shows that the algorithm achieves 96% sensitivity with a low average false alarm rate of 0.5 false alarm per surgery.
This paper deals with a control technique of eliminating the transient vibration with respect to a waist axis of an articulated robot. This control technique is based on a model-based control in order to establish the damping effect on the driven mechanical part. The control model is composed of reduced-order electrical and mechanical parts related to the velocity control loop. The parameters of the control model can be obtained from design data or experimental data. This model estimates a load speed converted to the motor shaft. The difference between the estimated load speed and the motor speed is calculated dynamically, and it is added to the velocity command to suppress the transient vibration. This control method is applied to an articulated robot regarded as a time-invariant system. The effectiveness of the model-based control integrated into the position control loop is verified by simulations. Simulations show satisfactory control results to reduce the transient vibration at the end-effector.
대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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pp.181-184
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2008
The quality of orthoimages mainly depends on the elevation information and exterior orientation (EO) parameters. Since LiDAR data directly provides the elevation information over the earth's surface including buildings and trees, the concept of true orthorectification has been rapidly developed and implemented. If a LiDAR-driven digital surface model (DSM) is used for orthorectification, the displacements caused by trees and buildings are effectively removed when compared with the conventional orthoimages processed with a digital elevation model (DEM). This study sequentially utilized LiDAR data to generate orthorectified digital aerial images. Experimental orthoimages were produced using DTM and DSM. For the preparation of orthorectification, EO components, one of the inputs for orthorectification, were adjusted with the ground control points (GCPs) collected from the LiDAR point data, and the ground points were extracted by a filtering method. The orthoimage generated by DSM corresponded more closely to non-ground LiDAR points than the orthoimage produced by DTM.
Data-driven engineering is crucial for information delivery between design, fabrication, assembly, and maintenance of prefabricated structures. Design for manufacturing and assembly (DfMA) is a critical methodology for prefabricated bridge structures. In this study, a novel concept of digital engineering model that combined existing knowledge of DfMA with object-oriented parametric modeling technologies was developed. Three-dimensional (3D) geometry models and their data models for each phase of a construction project were defined for information delivery. Digital design models were used for conceptual design, including aesthetic consideration and possible variation during fabrication and assembly. The seismic performance of a bridge pier was evaluated by linking the design parameters to the calculated moment-curvature curves. Control parameters were selected to consider the tolerance control and revision of the digital models. Digitalized fabrication of the prefabricated members was realized using the digital fabrication model with G-code for a concrete printer or a robot. The fabrication error was evaluated and the design digital models were updated. The revised fabrication models were used in the preassembly simulation to guarantee constructability. For the maintenance of the bridge, the as-built information was defined for the prefabricated bridge piers. The results of this process revealed that data-driven information delivery is crucial for lifecycle management of prefabricated bridge piers.
제어로봇시스템학회 1996년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 11th (KACC); Pohang, Korea; 24-26 Oct. 1996
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pp.18-18
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1996
This paper reviews some of the most prominent and promising areas of chemical process control both in relations to batch and continuous processes. These areas include the modeling, optimization, control and monitoring of chemical processes and entire plants. Most of these areas explicitly utilize a model of the process. For this purpose the types of models used are examined in some detail. These types of models are categorized in knowledge-driven and datadriven classes. In the areas of modeling and optimization, attention is paid to batch reactors using the Tendency Modeling approach. These Tendency models consist of data- and knowledge-driven components and are often called Gray or Hybrid models. In the case of continuous processes, emphasis is placed in the closed-loop identification of a state space model and their use in Model Predictive Control nonlinear processes, such as the Fluidized Catalytic Cracking process. The effective monitoring of multivariate process is examined through the use of statistical charts obtained by the use of Principal Component Analysis (PMC). Static and dynamic charts account for the cross and auto-correlation of the substantial number of variables measured on-line. Centralized and de-centralized chart also aim in isolating the source of process disturbances so that they can be eliminated. Even though significant progress has been made during the last decade, the challenges for the next ten years are substantial. Present progress is strongly influenced by the economical benefits industry is deriving from the use of these advanced techniques. Future progress will be further catalyzed from the harmonious collaboration of University and Industrial researchers.
The probability hypothesis density (PHD) filter is an effective means to track multiple targets in that it avoids explicit data associations between the measurements and targets. However, the target birth intensity as a prior is assumed to be known before tracking in a traditional target-tracking algorithm; otherwise, the performance of a conventional PHD filter will decline sharply. Aiming at this problem, a novel target birth intensity scheme and an improved measurement-driven scheme are incorporated into the PHD filter. The target birth intensity estimation scheme, composed of both PHD pre-filter technology and a target velocity extent method, is introduced to recursively estimate the target birth intensity by using the latest measurements at each time step. Second, based on the improved measurement-driven scheme, the measurement set at each time step is divided into the survival target measurement set, birth target measurement set, and clutter set, and meanwhile, the survival and birth target measurement sets are used to update the survival and birth targets, respectively. Lastly, a Gaussian mixture implementation of the PHD filter is presented under a linear Gaussian model assumption. The results of numerical experiments demonstrate that the proposed approach can achieve a better performance in tracking systems with an unknown newborn target intensity.
A gasoline injector rig which can measure cumulative injected fuel mass under a vehicle driving condition was developed. The measurement system consists of an engine control unit (ECU), data acquisition (DAQ) and injected fuel collection system using loadcells. By supplying reconstructed sensor signals which simulate the real vehicle's sensor signals to the ECU, the ECU drives injectors as if they were driven in the vehicle. The vehicle's performance was computer simulated by using $GT-Suite^{(R)}$ software based on both engine part load performance and automatic transmission shift map. Throttle valve position, engine and vehicle speed, air mass flow rate et al. were computer simulated. The used vehicle driving pattern for the simulation was FTP-75 mode. For reconstructing the real vehicle sensor signals which are correspondent to the $GT-Suite^{(R)}$ simulated vehicle's performance, the DAQ systems were used. The injected fuel was collected with mess cylinders. The collected fuel mass in the mess cylinder with elapsed time after starting FTP-75 driving mode was measured using loadcells. The developed method shows highly improved performance in fast timing and accuracy of the cumulative injected fuel mass measurement under the vehicle driven condition.
Big Data environment is established by accumulating vast amounts of data as users continuously share and provide personal information in online environment. Accordingly, the more data is accumulated in online environment, the more data is accessible easily by third parties without users' permissions compared to the past. By utilizing strategies based on data-driven, firms recently make it possible to predict customers' preferences and consuming propensity relatively exactly. This Big Data environment, on the other hand, establishes 'Dataveillance' which means anybody can watch or control users' behaviors by using data itself which is stored online. Main objective of this study is to identify the relationship between Dataveillance and users' online privacy protection behaviors. To achieve it, we first investigate perceived online service efficiency; loss of control on privacy; offline surveillance; necessity of regulation influences on users' perceived threats which is generated by Dataveillance.
최근들어, 확률론적 최적제어(stochastic optimal control) 및 강화학습(reinforcement learning) 분야에서는 데이터를 활용하여 준최적 제어 전략을 찾는 문제를 위한 많은 연구 노력이 있어 왔다. 가치함수(value function) 기반 동적 계획법(dynamic programming)으로 최적제어기를 구하는 고전적인 이론은 확률론적 최적 제어 문제를 풀기위해 확고한 이론적 근거 아래 확립된바 있다. 하지만, 이러한 고전적 이론은 매우 간단한 경우에만 성공적으로 적용될 수 있다. 그러므로, 엄밀한 수학적 분석 대신에 상태 전이 및 보상 신호 값 등의 관련 데이터를 활용하여 준최적해를 구하고자 하는 데이터 기반 현대적 접근 방법들은 실용적인 응용분야에서 특히 매력적이다. 본 논문에서는 확률론적 최적제어 전략과 근사적 추론 및 기계학습 기반 데이터 처리 방법을 접목하는 방법론들을 고려한다. 그리고 이러한 고려를 통하여 얻어진 방법론들을 금융공학을 포함한 다양한 응용 분야에 적용하고 그들의 성능을 관찰해보도록 한다.
In this paper, PHM (Prognostics and Health Management) techniques are briefly outlined. Prognostics, being a central step within the PHM, is explained in more detail, stating that there are three approaches - experience based, data-driven and model based approaches. Representative articles in the field of prognostics are also given in terms of the type of faults. Model based method is illustrated by introducing a case study that was conducted to the crack growth of the gear plate in UH-60A helicopter. The paper also addresses the comparison of the OBM (Overall Bayesian Method), which was developed by the authors with the PF (Particle Filtering) method, which draws great attention recently in prognostics, through the study on a simple crack growth problem. Their performances are examined by evaluating the metrics introduced by PHM society.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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