Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.8
no.2
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pp.23-38
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2004
We consider finite element methods applied to a class of quasi parabolic integro-differential equations in $R^d$. Global strong superconvergence, which only requires that partitions are quasi-uniform, is investigated for the error between the approximate solution and the Sobolev-Volterra projection of the exact solution. Two order superconvergence results are demonstrated in $W^{1,p}(\Omega)\;and\;L_p(\Omega)$, for $2\;{\leq}p\;<\;{\infty}$.
This paper focuses on estimation of an non-integral quadratic function (NIQF) and integral quadratic function (IQF) of a random signal in dynamic system described by a linear stochastic differential equation. The quadratic form of an unobservable signal indicates useful information of a signal for control. The optimal (in mean square sense) and suboptimal estimates of NIQF and IQF represent a function of the Kalman estimate and its error covariance. The proposed estimation algorithms have a closed-form estimation procedure. The obtained estimates are studied in detail, including derivation of the exact formulas and differential equations for mean square errors. The results we demonstrate on practical example of a power of signal, and comparison analysis between optimal and suboptimal estimators is presented.
This paper presents the closed-form forward kinematics of the 6-6 Stewart platform of planar base and moving platform. Based on algebraic elimination method and with one extra linear sensor, it first derives an 8th-degree univariate equation and then finds tentative solution sets out of which the actual solution is to be selected. In order to provide more exact solution despite the error between measured sensor value and the theoretical one, a correction method is also used. The overall procedure requires so little computation time that it can be efficiently used for realtime applications. In addition, unlike the iterative schemes e.g. Newton-Raphson, the algorithm does not require initial estimates of solution and is free of the problems that it does not converge to actual solution within limited time. The presented method has been implemented in C language and a numerical example is given to confirm the effectiveness and accuracy of the developed algorithm.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.41
no.3
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pp.311-319
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1992
In this paper, a direct adaptive pole placement controller for an unknown linear time-invariant single-input single-output nonminimum phase plant is proposed. To design this direct adaptive pole placement controller, the auxiliary signals are introduced. Consequently, a linear equation error model is formulated for estimating both the controller parameters and the additional auxiliary parameters. To estimate the controller parameters and the additional auxiliary parameters, the exponentially weighted least-squares algorithm is implemented, and a method of selecting the characteristic polynomials of the sensitivity function filters is proposed. In this method, all the past measurement data are weighted exponentially. A series of simulations for a nonminimum phase plant is presented to illustrate some features of both the parameter estimation and the output response of this adaptive pole placement controller.
The aim of this study was to produce a simple and inexpensive technique for estimating the obturator foramen area (OFA) from young calves based on the hypothesis that OFA can be extrapolated from simple linear measurements. Three linear measurements - dorsoventral height, craneocaudal width and total perimeter of obturator foramen - were obtained from 55 bovine hemicoxae. Different algorithms for determining OFA were then produced with a regression analysis (curve fitting) and statistical analysis software. The most simple equation was OFA ($mm^2$) = [3,150.538 + ($36.111^*CW$)] - [147,856.033/DH] (where CW = craneocaudal width and DH = dorsoventral height, both in mm), representing a good nonlinear model with a standard deviation of error for the estimate of 232.44 and a coefficient of multiple determination of 0.846. This formula may be helpful as a repeatable and easily performed estimation of the obturator foramen area in young bovines. The area of the obturator foramen magnum can thus be estimated using this regression formula.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.25
no.4
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pp.224-261
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2021
The interest in implicit-explicit (IMEX) integration methods has emerged as an alternative for dealing in a computationally cost-effective way with stiff ordinary differential equations arising from practical modeling problems. In this paper, we introduce implicit-explicit second derivative linear multi-step methods (IMEX SDLMM) with error control. The proposed IMEX SDLMM is based on second derivative backward differentiation formulas (SDBDF) and recursive SDBDF. The IMEX second derivative schemes are constructed with order p ranging from p = 1 to 8. The methods are numerically validated on well-known stiff equations.
Recently, the overseas construction market has been actively promoted for about 10 years, and overseas dam construction has been continuously performed. For the economic and safe construction of the dam, it is important to prepare the main dam construction plan considering the design frequency of the diversion tunnel and the cofferdam. In this respect, the prediction of river level during the rainy season is significant. Since most of the overseas dam construction sites are located in areas with poor infrastructure, the most efficient and economic method to predict the water level in dam construction is to use the upstream water level. In this study, a linear regression model, which is one of the simplest statistical methods, was proposed and examined to predict the downstream level from the upstream level. The Pyeongchang River basin, which has the characteristics of the upper stream (mountain stream), was selected as the target site and the observed water level in Pyeongchang and Panwoon gaging station were used. A regression equation was developed using the water level data set from August 22th to 27th, 2017, and its applicability was tested using the water level data set from August 28th to September 1st, 2018. The dependent variable was selected as the "level difference between two stations," and the independent variable was selected as "the level of water level in Pyeongchang station two hours ago" and the "water level change rate in Pyeongchang station (m/hr)". In addition, the accuracy of the developed equation was checked by using the regression statistics of Root Mean Square Error (RMSE), Adjusted Coefficient of Determination (ACD), and Nach Sutcliffe efficiency Coefficient (NSEC). As a result, the statistical value of the linear regression model was very high, so the downstream water level prediction using the upstream water level was examined in a highly reliable way. In addition, the results of the application of the water level change rate (m/hr) to the regression equation show that although the increase of the statistical value is not large, it is effective to reduce the water level error in the rapid level rise section. Accordingly, this is a significant advantage in estimating the evacuation water level during main dam construction to secure safety in construction site.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.29B
no.7
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pp.52-61
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1992
An iterative scheme for computing the three-dimensional position and the surface orientation of an opaque object from a singel shaded image is proposed. This method demonstrates that calculating the depth(distance) between the camera and the object from one shaded video image is possible. Most previous research works on $'Shape from Shading$' problem, even in the $'Photometric Stereo Method$', invoved the determination of surface orientation only. To measure the depth of an object, depth of the object, and the reflectance properties of the surface. Assuming that the object surface is uniform Lambertian the measured intensity level at a given image pixel*x,y0becomes a function of surface orientation and depth component of the object. Derived Image Irradiance Equation can`t be solved without further informations since three unknown variables(p,q and D) are in one nonlinear equation. As an additional constraints we assume that surface satisfy smoothness conditions. Then equation can be solved relaxatively using standard methods of TEX>$'Calculus of VariationTEX>$'. After checking the sensitivity of the algorithm to the errors ininput parameters, the theoretical results is tested by experiments. Three objects (plane, cylinder, and sphere)are used. Thees initial results are very encouraging since they match the theoretical calculations within 20$\%$ error in simple experiments.> error in simple experiments.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.20
no.5
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pp.589-597
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2011
In this paper, optimal tuning of a cross-coupled controller linked with the feedforward controller and the disturbance observer is studied to improve contouring and tracking accuracy as well as robustness against disturbance. Previously developed integrated design and optimal tuning methods are applied for developing the robust tuning method. Strict mathematical modeling of the multivariable system is formulated as a state-space equation. Identification processes of the servomechanism are conducted for mechanical servo models. An optimal tuning problem to minimize both the contour error and settling time is formulated as a nonlinear constrained optimization problem including the relevant controller parameters of the servo control system. Constraints such as relative stability, robust stability and overshoot, etc. are considered for the optimization. To verify the effectiveness of the proposed optimal tuning procedure, linear and circular motion experiments are performed on the xy-table. Experimental results confirm the control performance and robustness despite the variation of parameters of the mechanical subsystems.
In order to provide simple and accurate wave theory in design of offshore structure, an analytical approximation is introduced in this paper. The solution is limited to flat bottom having a constant water depth. Water is considered as inviscid, incompressible and irrotational. The solution satisfies the continuity equation, bottom boundary condition and non-linear kinematic free surface boundary condition exactly. Error for dynamic condition is quite small. The solution is suitable in description of breaking waves. The solution is presented with closed form and dispersion relation is also presented with closed form. In the last century, there have been two main approaches to the nonlinear problems. One of these is perturbation method. Stokes wave and Cnoidal wave are based on the method. The other is numerical method. Dean's stream function theory is based on the method. In this paper, power series method was considered. The power series method can be applied to certain nonlinear differential equations (initial value problems). The series coefficients are specified by a nonlinear recurrence inherited from the differential equation. Because the non-linear wave problem is a boundary value problem, the power series method cannot be applied to the problem in general. But finite number of coefficients is necessary to describe the wave profile, truncated power series is enough. Therefore the power series method can be applied to the problem. In this case, the series coefficients are specified by a set of equations instead of recurrence. By using the set of equations, the nonlinear wave problem has been solved in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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