• 제목/요약/키워드: Time-varying dynamics

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평택호에서 수환경과 식물플랑크톤의 계절적 동태 (Seasonal Dynamics of Aquatic Environment and Phytoplankton in Pyeongtaek Reservoir, Korea)

  • 신재기
    • ALGAE
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    • 제18권2호
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    • pp.145-156
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    • 2003
  • Seasonal investigations were conducted to determine the major aquatic environmental factors and the variation of phytoplankton in Pyeongtaek Reservoir in March, June, September, and December 2000. Heavy rainfall mainly occurs from late June to mid-September, and water quality of reservoir was high in the influent zone of stream and riverine zone of reservoir. The biomass of phytoplankton was related to aquatic environmental factors. In particular, its value increased where nutrient concentration was high. Likewise, the increase of turbidity was found to have anthropogenic effects on the varying quantity of phytoplankton. The phytoplankton composition in quantitative survey identified into 43 genera and 71 species. Species numbers of Bacillariophyceae, Cyanophyceae, and Chlorophyceae accounted for 17%, 15%, and 49%, respectively, with the remainder constituting less than 3-7%. The distribution of such phyla also significantly varied according to seasons, accounting for 25%, 37%, 61%, and 14% in March, June, September, and December, respectively. Bacillariophyceae and Chlorophyceae were observed throughout the year, while Cyanophyceae proliferated in June and September. Euglenophyceae and Dinophyceae were prevalent in March and September, while Cryptophyceae occurred in March and December. The succession trend of phytoplankton showed the maximum cell density was followed by Bacillariophyceae (6.8$\times$$10^3$ cells ${\cdot}$ml)$\rightarrow$ Chlorophyceae (3.7$\times$$10^3$ cells ${\cdot}$ml)$\rightarrow$Cyanophyceae (1.3$\times$$10^4$ cells ${\cdot}$ml)$\rightarrow$Cryptophyceae (1.2$\times$$10^3$ cells ${\cdot}$ml). The cell density was the highest in the upstream. Dominant species were composed of Aulacoseira ambigua, Stephanodiscus hantzschii f. tenuis of Bacillariophyceae, Anabaena spiroides var. crassa, Microcystis aeruginosa, Oscillatoria amphibia of Cyanophyceae, Actinastrum hantzschii var. fluviatile, Pediastrum duplex var. reticulatum of Chlorophyceae, Euglena gracilis, Trachelomonas spp. of Euglenophyceae, and Chroomonas spp., Cryptomonas spp. of Cryptophyceae. As a results, seasonal variation of phytoplankton in Pyeongtaek Reservoir was evident in spite of inflow the high concentration of nutrients from watershed streams, because hydrological control and anthropogenic disturbance in reservoir were found to have major effects on the retention time of water.

곤충모방 날갯짓 비행체의 LQ 제어기 설계 (Linear Quadratic Controller Design of Insect-Mimicking Flapping Micro Aerial Vehicle)

  • 김성근;김인래;김승균;석진영
    • 한국항행학회논문지
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    • 제21권5호
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    • pp.450-458
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    • 2017
  • 본 연구에서는 곤충모방 날갯짓 비행체의 모델링과 제자리비행을 위한 자세제어 및 고도제어기를 설계하여 동역학 모델을 이용한 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 곤충모방 날갯짓 비행체의 간략화한 날갯짓 운동, 날갯짓의 병진운동 및 회전운동에 대한 공력, 동체 동역학에 대해 수치모델링을 수행하였다. 제자리비행 자세제어를 위해 날갯짓 비행체가 가지는 시변 비선형 시스템을 선형화하여 설계한 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기법을 통하여 자세안정화를 적용하였으며 PID 제어기법을 통해 고도제어를 수행하였다. 수치 시뮬레이션을 통해 설계된 모델과 제어기의 성능을 확인하였으며 제자리비행을 위한 자세안정화 및 고도 제어가 안정적으로 수행되는 것을 확인하였다. 또한 날갯짓에 의해 발생하는 주기적인 피칭 모멘트를 주기적인 제어입력을 통해 임계 안정하도록 자세 안정화를 수행하는 것을 확인 하였다.

Unscented KALMAN Filtering for Spacecraft Attitude and Rate Determination Using Magnetometer

  • Kim, Sung-Woo;Abdelrahman, Mohammad;Park, Sang-Young;Choi, Kyu-Hong
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제26권1호
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    • pp.31-46
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    • 2009
  • An Unscented Kalman Filter (UKF) for estimation of the attitude and rate of a spacecraft using only magnetometer vector measurement is developed. The attitude dynamics used in the estimation is the nonlinear Euler's rotational equation which is augmented with the quaternion kinematics to construct a process model. The filter is designed for small satellite in low Earth orbit, so the disturbance torques include gravity-gradient torque, magnetic disturbance torque, and aerodynamic drag torque. The magnetometer measurements are simulated based on time-varying position of the spacecraft. The filter has been tested not only in the standby mode but also in the detumbling mode. Two types of actuators have been modeled and applied in the simulation. The PD controller is used for the two types of actuators (reaction wheels and thrusters) to detumble the spacecraft. The estimation error converged to within 5 deg for attitude and 0.1 deg/s for rate respectively when the two types of actuators were used. A joint state parameter estimation has been tested and the effect of the process noise covariance on the parameter estimation has been indicated. Also, Monte-Carlo simulations have been performed to test the capability of the filter to converge with the initial conditions sampled from a uniform distribution. Finally, the UKF performance has been compared to that of the EKF and it demonstrates that UKF slightly outperforms EKF. The developed algorithm can be applied to any type of small satellites that are actuated by magnetic torquers, reaction wheels or thrusters with a capability of magnetometer vector measurements for attitude and rate estimation.

표정 HMM과 사후 확률을 이용한 얼굴 표정 인식 프레임워크 (A Recognition Framework for Facial Expression by Expression HMM and Posterior Probability)

  • 김진옥
    • 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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    • 제11권3호
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    • pp.284-291
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    • 2005
  • 본 연구에서는 학습한 표정 패턴을 기반으로 비디오에서 사람의 얼굴을 검출하고 표정을 분석하여 분류하는 프레임워크를 제안한다. 제안 프레임워크는 얼굴 표정을 인식하는데 있어 공간적 정보 외시간에 따라 변하는 표정의 패턴을 표현하기 위해 표정 특성을 공간적으로 분석한 PCA와 시공간적으로 분석한 Hidden Markov Model(HMM) 기반의 표정 HMM을 이용한다. 표정의 공간적 특징 추출은 시간적 분석 과정과 밀접하게 연관되어 있기 때문에 다양하게 변화하는 표정을 검출하여 추적하고 분류하는데 HMM의 시공간적 접근 방식을 적용하면 효과적이기 때문이다. 제안 인식 프레임워크는 현재의 시각적 관측치와 이전 시각적 결과간의 사후 확률 방법에 의해 완성된다. 결과적으로 제안 프레임워크는 대표적인 6개 표정뿐만 아니라 표정의 정도가 약한 프레임에 대해서도 정확하고 강건한 표정 인식 결과를 보인다. 제안 프레임 워크를 이용하면 표정 인식, HCI, 키프레임 추출과 같은 응용 분야 구현에 효과적이다

Use of Adaptive Meshes in Simulation of Combustion Phenomena

  • Yi, Sang-Chul;Koo, Sang-Man
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 제11차 KACG 학술발표회 Crystalline Particle Symposium (CPS)
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    • pp.285-309
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    • 1996
  • Non oxide ceramics such as nitrides of transition metals have shown significant potential for future economic impact, in diverse applications in ceramic, aerospace and electronic industries, as refractory products, abrasives and cutting tools, aircraft components, and semi-conductor substrates amid others. Combustion synthesis has become an attractive alternative to the conventional furnace technology to produce these materials cheaply, faster and at a higher level of purity. However he process os highly exothermic and manifests complex dynamics due to its strongly non-linear nature. In order to develop an understanding of this process and to study the effect of operational parameters on the final outcome, numerical modeling is necessary, which would generated essential knowledge to help scale-up the process. the model is based on a system of parabolic-hyperbolic partial differential equations representing the heat, mass and momentum conservation relations. The model also takes into account structural change due to sintering and volumetric expansion, and their effect on the transport properties of the system. The solutions of these equations exhibit steep moving spatial gradients in the form of reaction fronts, propagating in space with variable velocity, which gives rise to varying time scales. To cope with the possibility of extremely abrupt changes in the values of the solution over very short distances, adaptive mesh techniques can be applied to resolve the high activity regions by ordering grid points in appropriate places. To avoid a control volume formulation of the solution of partial differential equations, a simple orthogonal, adaptive-mesh technique is employed. This involves separate adaptation in the x and y directions. Through simple analysis and numerical examples, the adaptive mesh is shown to give significant increase in accuracy in the computations.

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통계적 기계학습 기술을 이용한 시뮬레이션 결과 예측 시스템 개발 (Development of a Simulation Prediction System Using Statistical Machine Learning Techniques)

  • 이기용;신윤재;최연정;김선정;서영균;사정환;이종숙;조금원
    • 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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    • 제5권11호
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    • pp.593-606
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    • 2016
  • 컴퓨터 시뮬레이션은 전산유쳬역학, 나노 물리, 계산화학, 구조 동역학, 전산설계 등 여러 계산과학공학 분야에서 시스템의 움직임을 예측하기 위해 널리 사용되고 있다. 하지만 시뮬레이션의 정밀도와 복잡도가 점점 증가함에 따라 시뮬레이션을 수행하는 비용 역시 크게 증가하고 있다. 따라서 시뮬레이션의 수행비용을 줄이는 것은 특히 입력 변수들의 값을 변화시켜가며 시뮬레이션을 반복적으로 수행하는 경우, 시뮬레이션 수행 시간 단축을 위해 매우 중요하다. 본 논문은 어떤 시뮬레이션의 수행이 요청되었을 때, 해당 시뮬레이션을 실제로 수행하지 않고도 기존에 수행된 시뮬레이션의 결과를 저장하여 이전에 획득되거나 혹은 예측된 결과를 반환하는 시스템을 개발한다. 이를 위해 본 논문에서 개발된 시스템은 크게 다음 2가지 기능을 제공한다: (1) 수행이 완료된 시뮬레이션의 결과를 데이터베이스에 저장하는 기능, (2) 사용자가 요청한 시뮬레이션의 결과를 통계적 기계학습 기술을 사용하여 예측하는 기능. 본 논문에서 개발한 예측 시스템의 예측 성능을 실제 유체역학 시뮬레이션 데이터를 사용하여 평가한 결과, 출력변수에 따라 0.9%의 매우 낮은 평균 예측 오차율을 보였다. 본 논문에서 개발한 시스템을 통하여 사용자들은 계산 및 저장 자원에 큰 부하를 주는 시뮬레이션을 실제 수행하지 않고도, 수행을 원하는 시뮬레이션의 결과를 빠르게 예측해 볼 수 있다.

모세관 작용에 의한 콘택트 렌즈의 운동 모델 (Model on the Capillary Action-Induced Dynamics of Contact Lens)

  • 김대수
    • 한국안광학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.85-97
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    • 2001
  • 눈물 층을 사이에 두고 각막 위에 부착되어 있는 렌즈(하드렌즈)에는 모세관작용에 따른 장력이 렌즈가장자리에 균일하게 방사형으로 향하여 작용한다. 순목등에 의한 충격으로 평형상태의 렌즈가 평형 위치에서 벗어나게 되면 눈물층의 간격에 변화가 발생하고 이 변화에 의해 불균일 모세관작용에 기인하는 장력에 따라 렌즈에는 복원력이 발생하고 이 힘에 의해 렌즈는 감쇄운동(진동)을 하게 된다. 이러한 복원력을 계산하고 렌즈의 운동을 예측할 수 있는 미분방정식과 컴퓨터프로그램을 수립하였으며 이 컴퓨터 모델을 사용하여 렌즈의 구경, 베이스 커브, 눈물 층의 두께 등의 변수가 렌즈의 운동에 미치는 영향을 모사(模寫)하였다. 눈물층의 점성에 의한 마찰력이 관성력에 비해 크기 때문에 렌즈는 진동을 하지 않고 시간의 경과에 따라 일률적으로 변위가 감소하는 운동양상을 나타내고 있으며 렌즈의 구경이 증가할수록, 눈물층의 두께가 얇아질수록 복원력이 증가하며 따라서 렌즈가 원위치로 되돌아오는데 걸리는 시간이 짧아지고 있다. 그러나 렌즈의 베이스커브는 그 값이 특정 값을 가질 때 원위치 도달 시간이 최소가 된다. 렌즈의 공진진동수는 눈물층의 두께가 증가할수록 렌즈구경이 감소할수록 낮아지고 있으며 베이스커브가 특정 값을 가질 때 공진진동수 역시 최대가 된다. 실제로 콘택트렌즈를 착용한 상태에서 렌즈의 공진진동수와 동일한 진동수의 외부 충격이 렌즈에 가해지는 경우 급격한 렌즈의 상하 또는 좌우 진동이 예상되며 따라서 렌즈가 탈착 된다든지 또는 렌즈의 형상변형으로 인해 각막에 통증이 발생할 수도 있을 것이다. 고함수(高含水) 소프트렌즈와 강은 diaphragm 그 자체는 탄성이 거의 없다. 그러나 함수 소프트렌즈가 각막 상에 눈물 층을 사이에 두고 부착되어 있는 경우에는 눈물의 표면 장력에 의해 탄성이 유기(誘起)될 수 있으므로 진동의 영향이 있을 것으로 본다.

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고성능 자동피킹 시스템을 위한 선형 유도 모터의 고이득 관측기 기반의 강인 추종 제어 (High Gain Observer-based Robust Tracking Control of LIM for High Performance Automatic Picking System)

  • 최정현;김정수;김상훈;유동상;김경화
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제25권1호
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    • pp.7-14
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    • 2015
  • 고정밀도와 고속응성의 물류 이송을 위한 자동피킹 시스템 (Automatic Picking System; APS) 구동용 선형 유도 모터 드라이브의 설계 기법 및 고이득 관측기 기반의 강인 속도 제어 기법이 제안된다. APS에 존재하는 외란추력, 질량 및 마찰계수 등의 기계적 파라미터 불확정성은 시스템의 속도 제어 성능에 직접적인 영향을 주며 이러한 불확정성 하에서도 강인한 속도 응답 성능을 보유하는 속도 제어기가 요구된다. 시스템의 불확정성을 효과적으로 추정할 수 있는 고이득 관측기를 통해 외란이 추정되며 시스템의 불확정성을 제거하기 위해 추정된 외란이 제어입력에 전향제어 방식으로 보상된다. 기존의 외란 관측기가 질량 변화에 기인한 시변 외란을 효과적으로 보상하는 데에 한계가 있는 반면 제안된 속도 제어 시스템은 외란추력 및 질량 변화 하에서도 강인한 속도 추종 성능을 제공한다. 선형 유도 모터의 모델을 위한 Simulink 라이브러리가 상태방정식으로부터 개발되며 이를 활용한 Matlab - Simulink 기반의 비교 시뮬레이션을 통해 제안된 방식이 강인한 속도 응답 성능을 가지며 고정밀도와 고속응성을 요구하는 APS에 적합함이 입증된다.

임상간호사와 보건간호사가 지각한 가정간호 교육내용의 중요도 및 업무수행능력 (Importance of Education Contents and Competencies on Home Care Nursing of the Hospital and Public Health Nurses in Korea)

  • 유숙자;김순례;백희정;이종은
    • 가정간호학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.5-14
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    • 2000
  • This study was conducted during the time period of September 1997 to February 1999. in order to provide data concerning important facets of horne care nursing and the degree to which practicing hospital and public health nurses believe themselves to be competent in each area. The study subjects consisted of 610 hospital nurses, 158 public health nurses and 21 other nurses from Seoul and the province of Kyunggi. Korea. Data was collected through self-reporting questionnaires which was used by Kim et al.(1999) to evaluate the status of home health nursing and the varying ideas of self-competence that practicing nurses have. The results of the study were as follows: 1) The mean scores of perceived important components and competencies on home health nursing measured on the Likert 4 point scale were $3.15{\pm}0.36$ for importance. and $2.56{\pm}0.36$ for competency. Of the four categories regarding nursing services, the 'Nursing skill' factor had the highest importance and competency. 2) There were significantly higher scores for hospital nurses' importance components and competencies of home care nursing as compared to those scores for public health nurses. 3) The significant factors of the importance component of home care nursing listed in order of priority were 'general infection control', 'bed sore care skill', 'rehabilitation care', 'keeping maintenance of the client's confidentiality', 'malpractice', 'diabetes patient care', 'ability for problem solving' respectively. In contrast, of low priority in the importance components of home care nursing were 'referring nursing as a job to others'. 'record keeping', 'family dynamics', 'medical equipment', 'economic problems', 'environmental assessment', 'suture removal', 'multidisciplinary coordination' respectively. 4) The high priority of the degree to which practicing nurses believe themselves to be competent in home health nursing were the 'blood sugar test', 'enema skill', 'injection skill', 'skin care', 'bed sore care skill', etc. In contrast, lower competence for home care nursing as perceived by nurses were 'AIDS care', 'family violence care', 'substance abuse care', 'mental health care' respectively.

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산불확산패턴 연구를 위한 시뮬레이션 모델 (A Simulation Model for the Study on the Forest Fire Pattern)

  • 송학수;전원주;이상희
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제22권2호
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    • pp.101-107
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    • 2013
  • 최근 지구 온난화 현상으로 이상기후가 세계 곳곳 에서 발생하고 있으며, 이는 빈번한 산불 발생 및 산불의 대형화에 많은 기여를 하고 있다는 것이 보고되고 있다. 산불은 재산피해, 인명피해 뿐만 아니라 특히, 생태계 파괴를 촉진시키는 매우 심각한 요인 중의 하나이다. 산불로 인한 생태계 파괴 문제를 해결하기 위한 방안으로, 다양한 산불확산 및 패턴 수리모델이 개발되어져 왔다. 본 연구에서는, 바람 요인이 고려된 산불패턴을 시뮬레이션 할 수 있는 수리 모델을 제안하였다. 모델은 격자기반위에서 구성되었으며 셀룰라오토마타 방법을 사용하였다. 모델에서, 숲은 불이 쉽게 옮겨 붙는 나무와 그렇지 않은 나무 두 종류로 구성되었다. 산불이 확산되는 과정에서 연소된 나무의 개수가 전체 시뮬레이션 격자개수의 25% (= 10,000) 되는 시점(T)을 세 개의 독립변수인, 전체 나무밀도, 불 전이 확률이 큰 나무 밀도, 그리고 바람의 세기에 대해 어떤 영향을 받는지를 조사하였다. 나무 밀도가 커질수록, T의 값은 줄어들었고, 바람의 세기가 커질수록 T의 값이 줄어들었다. 나무밀도가 너무 크거나 작은 경우, 바람의 효과가 감소하였다. 본 연구에서, 제안한 산불확산모델은 실제 산불 문제에 적용되어 효과적 대응방안 마련에 많은 도움이 될 것으로 예상된다.