• 제목/요약/키워드: Newton-Raphson 알고리즘

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가변 시간 뉴톤-랍손 부동소수점 역수 계산기 (A Variable Latency Newton-Raphson's Floating Point Number Reciprocal Computation)

  • 김성기;조경연
    • 정보처리학회논문지A
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    • 제12A권2호
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    • pp.95-102
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    • 2005
  • 부동소수점 나눗셈에서 많이 사용하는 뉴톤-랍손 부동소수점 역수 알고리즘은 일정한 횟수의 곱셈을 반복하여 역수를 계산한다. 본 논문에서는 오차가 정해진 값보다 작아질 때까지 곱셈을 반복해서 역수를 계산하는 가변 시간 뉴톤-랍손 부동소수점 역수 알고리즘을 제안한다. 'F'의 역수 계산은 초기값 $'X_0=\frac{1}{F}{\pm}e_0'$에 대하여, $'X_{i+1}=X=X_i*(2-e_r-F*X_i),\;i\in\{0,\;1,\;2,...n-1\}'$을 반복한다. 중간 곱셈 견과는 소수점 이하 p비트 미만을 절삭하며, 절삭 오차는 $'e_r=2^{-p}'$보다 작다. p는 단정도실수에서 27, 배정도실수에서 57이다. $'X_i=\frac{1}{F}+e_i{'}$라 하면 $'X_{i+1}=\frac{1}{F}-e_{i+1},\;e_{i+1}이 된다. $'\mid(2-e_r-F*X_i)-1\mid<2^{\frac{-p+2}{2}}{'}이면, $'e_{i+1}<4e_r{'}$이 부동산소수점으로 표현 가능한 최소값보다 작이지며, $'X_{i+1}\fallingdotseq\frac{1}{F}'$이다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 입력 값에 따라서 곱셈 횟수가 다르므로, 평균 곱셈 횟수를 계산하는 방식을 유도하고, 여러 크기의 근사 역수 테이블$(X_0=\frac{1}{F}{\pm}e_0)$에서 단정도실수 및 배정도실수의 역수 계산에 필요한 평균 곱셈 횟수를 계산한다. 이들 평균 곱셈 횟수를 종래 알고리즘과 비교하여 본 논문에서 제안한 알고리즘의 우수성을 증명한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 오차가 일정한 값보다 작아질 때까지만 반복 연산을 수행하므로 역수 계산기의 성능을 높일 수 있다. 또한 최적의 근사 역수 테이블을 구성할 수 있다. 본 논문의 연구 결과는 디지털 신호처리, 컴퓨터 그라픽스, 멀티미디어, 과학 기술 연산 등 부동소수점 계산기가 사용되는 분야에서 폭 넓게 사용될 수 있다.

SUMT 법(法)을 이용(利用)한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 최적설계(最適設計)에 관한 연구(研究) (A Study on the Optimal Design of Reinforced Concrete Frames Using SUMT)

  • 정영채;이규원
    • 대한토목학회논문집
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    • 제4권1호
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    • pp.27-48
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    • 1984
  • 본(本) 연구(硏究)는 한계상태(限界狀態) 설계(設計) 이론(理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 관(關)한 것이다. 한계상태이론(限界狀態理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 대한 최적설계(最適設計)의 문제형성(問題形成)은 철근(鐵筋)의 단면적(斷面積), 단면(斷面)의 폭(幅)과 유효고(有效高) 그리고 모멘트 감소율(減少率)을 설계변수(設計變數)로 취급(取扱)하는 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)로 된다. 목적함수(目的凾數)는 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 철근(鐵筋)과 콘크리트 및 거푸집의 비용(費用)을 고려(考慮)하는 총(總) 건설경비(建設經費)로 형성(形成)되고, 기본(基本) 제약조건식(制約條件式)들은 극한(極限) 한계상태(限界狀態)와 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)의 개념(槪念)을 내포하고 있다. 또한 CP110과 Hognestad et al. 이론(理論)에서 가정(假定)된 응력분포도(應力分布圖)를 극한(極限) 한계상태(限界狀態)를 위해 극한(極限) 저항단면력(抵抗斷面力)을 해석(解析)하는데 적용(適用)되었고, 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)를 위해서는 CP110의 규준(規準)만을 사용(使用)한다. 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 최적화(最適化)를 위한 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)를 풀기 위해서 적용(適用)된 최적화(最適化) 기법(技法)은 수정(修正) Newton-Raphson 법(法)을 이용한 SUMT 알고리즘이다. 본(本) 알고리즘을 2종(種)의 뼈대구조물(構造物)에 시행(試行)해 보았고, 본(本) 알고리즘의 수감성(收歛性), 적용가능성(適用可能性) 및 안정성(安定性)을 검토(檢討)하기 위해 문헌(文獻)(10)의 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)하였다. 결론적(結論的)으로 수치분석(數値分析)을 통(通)하여 CP110과 Hognestad et al.의 경제성(經濟性) 비교(比較)와 본(本) 알고리즘의 적용가능성(適用可能性), 안정성(安定性), 수감성(收歛性) 및 확실성(確實性) 등에 대하여 논의(論議)되었다.

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독립사업부제를 대비한 분산형 배전용 조류계산 알고리즘 (Distributed Load Flow Algorithm for Power Distribution System under Strategic Business Unit)

  • 김동현;노디르노베코프;이호철;윤용태;이상성;이송근
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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    • pp.33-35
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    • 2006
  • 배전 독립사업부제 도입 및 분산전원의 출현으로 배전계통은 계획 및 운영에 있어서도 변화가 일어 날 것이다. 예로, 기존의 방사상 구조의 배전 계통은 분산 전원의 출현으로 부분적인 그물망 구조로 변형될 수 있으며, 사업 구역이나 사업 지역으로 나누어진 배전계통에서는 서로 다른 관리 체제 하에서 운영이 필요하기 때문에 각 배전회사간의 정보 공유 문제가 발생할 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 분화된 배전 계통의 특성을 고려하여 송전계통과 같이 전체 시스템에 대해 조류 계산하지 않고 배전 계통을 몇 개의 영역으로 나누고 다른 영역과의 경계 정보만을 이용하여 자신의 영역에 대한 조류 계산을 수행하는 알고리즘을 제안하였다. 이런 특성을 최대한 반영한 각 영역의 조류 계산은 분산 전원의 투입으로 인한 양방향 조류가 발생하게 되므로 그물망 구조로 된 구역과 기존의 방사상 구조로 된 영역으로 구분할 수 있다. 본 논문에서는 구역 특성에 맞고 배전 계통에 적용 가능한 알고리즘으로 먼저 분리 구역별 조류 계산을 수행한 후 그 다음 경계치 교환으로 배전 계통 전체의 조류 계산을 수행하는 알고리즘을 제안한다. 즉 방사상 구조 영역에서는 back/forward sweep 방법으로 수행하고 그물망 구조 영역에서는 Full Newton-Raphson 방법으로 구분하여 영역의 특성에 맞게 수행하였다.

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배전계통에 적용된 조류계산 알고리즘 적용사례 및 미래형 연구 (Current Case & Future Study applied on Distribution System Load Flow Algorithm)

  • 이상성;송광재;손진만;한중교;이태용;박종근;문승일;김재철;이송근
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2003년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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    • pp.181-183
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    • 2003
  • 본 연구에서는 현재 국내-외 논문을 참조하여 배전계통에 적용된 조류계산 알고리즘의 적용사례를 조사하였다. 배전계통에 적용된 조류계산알고리즘은 Power Summation Method와 Current Summation Method가 있다. 배전계통은 선로의 구조가 거의 대부분 방사상으로 성되어 있기 때문에 Newton Raphson, Gauss Seidel, Fast Decoupled 방법을 그대로 사용하기는 문제가 있다. 그래서 DistFlow, Forward/Backward sweeping 법 등이 주로 사용되어 왔다. 그러나 미래의 계통은 현재와는 또 다른 Topology로 방사상과 루프가 혼합된 형태로 다르게 구성되어야 할 것이다. 이러한 상황에서 미래의 배전계통에 대하여 적용 가능한 알고리즘을 전망하고져 한다.

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배관망에서의 파이프 직경 최적설계에 대한 실용적 해법 (A Practical Approach for Optimal Design of Pipe Diameters in Pipe Network)

  • 최창용;고상철
    • 설비공학논문집
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    • 제18권8호
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    • pp.635-640
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    • 2006
  • An optimizer has been applied for the optimal design of pipe diameters in the pipe flow network problems. Pipe network flow analysis, which is developed separately, is performed within the interface for the optimization algorithm. A pipe network is chosen for the test, and optimizer GenOpt is applied with Holder-Mead-O'Niell's simplex algorithm after solving the network flow problem by the Newton-Raphson method. As a result, optimally do-signed pipe diameters are successfully obtained which minimize the total design cost. Design cost of pipe flow network can be considered as the sum of pipe installation cost and pump operation cost. In this study, a practical and efficient solution method for the pipe network optimization is presented. Test system is solved for the demonstration of the present optimization technique.

강재 절곡 후판부재의 휨연성 해석 방안 (Analytical method of flexural ductility of press-braked steel plate members)

  • 최병호;최수영
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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    • pp.631-633
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    • 2012
  • 본 논문은 구조용 후판 강재로 절곡되었을 때, 절곡부재의 구조연성 변화에 대한 해석 방안과 이에 따른 해석적 평가 사례를 제시하고 있다. 절곡 방법에 의한 제작과정에서 재료는 변형경화 현상이 발생한다. 이로 인해 구조연성 저하가 불가피하기 때문에 절곡부재의 휨연성 검토가 필요하다. 해석 방안은 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하였다. Lanczos 알고리즘을 적용한 고유치해석과 재료 비탄성-기하비선형을 고려한 비선형 해석을 하였다. 비선형해석 절곡에 의한 재료특성을 고려하였다. 극한 하중과 파괴모드를 평가하기 위해 Newton-Raphson method, modified Riks method를 적용한 단계별 하중재하 해석을 실시하였다. 본 연구를 통해 휨연성을 평가하는데 활용 될 것으로 판단된다.

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소프트웨어 Fault Tolerance를 이용한 고장점 표정 (Fault Location Identification Using Software Fault Tolerance Technique)

  • 김원하;장용원;한승수
    • 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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    • 제54권2호
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    • pp.73-78
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    • 2005
  • The management of technological systems will become increasingly complex. Safe and reliable software operation is a significant requirement for many types of system. So, with software fault tolerance, we want to prevent failures by tolerating faults whose occurrences are known when errors are detected. This paper presents a fault location algorithm for single-phase-to-ground faults on the teed circuit of a parallel transmission line using software fault tolerance technique. To find the fault location of transmission line, we have to solve the 3rd order transmission line equation. A significant improvement in the identification of the fault location was accomplished using the N-Version Programming (NVP) design paradigm. The delivered new algorithm has been tested with the simulation data obtained from the versatile EMTP simulator.

개선된 유전 알고리즘을 이용한 새로운 전력조류계산 (New Power Flow Calculation Using Improved Genetic Algorithm)

  • 채명석;이태형;신중린;임한석
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1999년도 추계학술대회 논문집 전문대학교육위원 P
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    • pp.43-51
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    • 1999
  • The power flow calculations(PFc) are the most important and powerful tools in power systems engineering. The conventional power flow problem is solved generally with numerical methods such as Newton-Raphson(NR). The conventional numerical method generally have some convergency problem, which is sensitive to initial value, and numerical stability problem concerned with jacobian matrix inversion. This paper presents a new PFc algorithm based on the improved genetic algorithm (IGA) which can overcome the disadvantages mentioned above. The parameters of GA, with dynamical hierarchy of the coding system, are improved to make GA a practical algorithm in the problem of real system. Some case studies with test bus system also present to show the performance of proposed algorithm. The results of proposed algorithm are compared with the results of PFc obtained using a conventional NR method.

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DistFlow Method를 이용한 삼상조류해석 알고리즘에 관한 연구 (Three-phase Load Flow using DistFlow Method)

  • 곽도일;김태응;김재언
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2000년도 하계학술대회 논문집 A
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    • pp.43-45
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    • 2000
  • Traditionally, load flows have been calculated using the Gauss-Seidel and Newton-Raphson Method. DistFlow Method which is proposed by Wu and Baran is superior to the other two methods because it does not require the admittance matrix calculation to optimize the distribution system. This paper introduces a new alternative algorithm to the DistFlow Method which is slow and complex to find solutions as the number of lateral and sublateral increases. The proposed load flow method can construct System Jacobian easily. We can minimize the off-diagonal elements of the branch Jacobian and submatrices in the System Jacobian. Simulation results show that progressive performances of the proposed algorithm.

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지능 최적 알고리즘을 이용한 전기임피던스 단층촬영법의 영상복원 (Intelligent Optimization Algorithm Approach to Image Reconstruction in Electrical Impedance Tomography)

  • 김호찬;부창친;이윤준
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2002년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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    • pp.513-516
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    • 2002
  • In electrical impedance tomography(EIT), various image reconstruction algorithms have been used in order to compute the internal resistivity distribution of the unknown object with its electric potential data at the boundary. Mathematically the EIT image reconstruction algorithm is a nonlinear ill-posed inverse problem. This paper presents two intelligent optimization algorithm techniques such as genetic algorithm and simulated annealing for the solution of the static EIT inverse problem. We summarize the simulation results for the three algorithm forms: modified Newton-Raphson, genetic algorithm, and simulated annealing.

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