The purpose of this study is to develop an effective iterative two-stage method (ITSM) for structural damage identification of offshore platform structures. In each iteration, a new damage index, Modal Energy-Based Damage Index (MEBI), is proposed to help effectively locate the potential damage elements in the first stage. Then, in the second stage, the beetle antenna search (BAS) algorithm is used to estimate the damage severity of these elements. Compared with the well-known particle swarm optimization (PSO) algorithm and genetic algorithm (GA), this algorithm has lower computational cost. A modal energy based objective function for the optimization process is proposed. Using numerical and experimental data, the efficiency and accuracy of the ITSM are studied. The effects of measurement noise and spatial incompleteness of mode shape are both considered. All the obtained results show that under these influences, the ITSM can accurately identify the true location and severity of damage. The results also show that the objective function based on modal energy is most suitable for the ITSM compared with that based on flexibility and weighted natural frequency-mode shape.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.6
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pp.3121-3143
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2019
Segmentation plays an important role in the field of image processing and computer vision. Intuitionistic fuzzy C-means (IFCM) clustering algorithm emerged as an effective technique for image segmentation in recent years. However, standard fuzzy C-means (FCM) and IFCM algorithms are sensitive to noise and initial cluster centers, and they ignore the spatial relationship of pixels. In view of these shortcomings, an improved algorithm based on IFCM is proposed in this paper. Firstly, we propose a modified non-membership function to generate intuitionistic fuzzy set and a method of determining initial clustering centers based on grayscale features, they highlight the effect of uncertainty in intuitionistic fuzzy set and improve the robustness to noise. Secondly, an improved nonlinear kernel function is proposed to map data into kernel space to measure the distance between data and the cluster centers more accurately. Thirdly, the local spatial-gray information measure is introduced, which considers membership degree, gray features and spatial position information at the same time. Finally, we propose a new measure of intuitionistic fuzzy entropy, it takes into account fuzziness and intuition of intuitionistic fuzzy set. The experimental results show that compared with other IFCM based algorithms, the proposed algorithm has better segmentation and clustering performance.
An automated signal-acquisition method for the NASA's space geodesy satellite laser ranging (SGSLR) system is described as a selection of two system parameters with specified probabilities. These parameters are the correlation parameter: the minimum received pulse number for a signal-acquisition and the frame time: the minimum time for the correlation parameter. The probabilities specified are the signal-detection and false-acquisition probabilities to distinguish signals from background noise. The steps of parameter selection are finding the minimum set of values by fitting a curve and performing a graph-domain approximation. However, this selection method is inefficient, not only because of repetition of the entire process if any performance values change, such as the signal and noise count rate, but also because this method is dependent upon system specifications and environmental conditions. Moreover, computation is complicated and graph-domain approximation can introduce inaccuracy. In this study, a new method is proposed to select the parameters via a conditional equation derived from characteristics of the signal-detection and false-acquisition probabilities. The results show that this method yields better efficiency and robustness against changing performance values with simplicity and accuracy and can be easily applied to other satellite laser ranging (SLR) systems.
This study devises a novel approach, namely quadruple 1D convolutional neural network, for detecting connection stiffness reduction in steel truss bridge structure using experimental and numerical modal data. The method is developed based on expertise in two domains: firstly, in Structural Health Monitoring, the mode shapes and its high-order derivatives, including second, third, and fourth derivatives, are accurate indicators in assessing damages. Secondly, in the Machine Learning literature, the deep convolutional neural networks are able to extract relevant features from input data, then perform classification tasks with high accuracy and reduced time complexity. The efficacy and effectiveness of the present method are supported through an extensive case study with the railway Nam O bridge. It delivers highly accurate results in assessing damage localization and damage severity for single as well as multiple damage scenarios. In addition, the robustness of this method is tested with the presence of white noise reflecting unavoidable uncertainties in signal processing and modeling in reality. The proposed approach is able to provide stable results with data corrupted by noise up to 10%.
Single-channel seismic exploration has proven effective in delineating subsurface geological structures using small-scale survey systems. The seismic data acquired through zero- or near-offset methods directly capture subsurface features along the vertical axis, facilitating the construction of corresponding seismic sections. However, substantial noise in single-channel seismic data hampers precise interpretation because of the low signal-to-noise ratio. This study introduces a novel approach that integrate noise reduction and signal enhancement via matrix rank optimization to address this issue. Unlike conventional rank-reduction methods, which retain selected singular values to mitigate random noise, our method optimizes the entire singular value spectrum, thus effectively tackling both random and erratic noises commonly found in environments with low signal-to-noise ratio. Additionally, to enhance the horizontal continuity of seismic events and mitigate signal loss during noise reduction, we introduced an adaptive weighting factor computed from the eigenimage of the seismic section. To access the robustness of the proposed method, we conducted numerical experiments using single-channel Sparker seismic data from the Chukchi Plateau in the Arctic Ocean. The results demonstrated that the seismic sections had significantly improved signal-to-noise ratios and minimal signal loss. These advancements hold promise for enhancing single-channel and high-resolution seismic surveys and aiding in the identification of marine development and submarine geological hazards in domestic coastal areas.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.3
no.2
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pp.217-224
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2005
Generally, the underwater flight vehicle (UFV) depth control system operates with the following problems: it is a multi-input multi-output (MIMO) system because the UFV contains both pitch and depth angle variables as well as multiple control planes, it requires robustness because of the possibility that it may encounter uncertainties such as parameter variations and disturbances, it requires a continuous control input because the system that has reduced power consumption and acoustic noise is more practical, and further, it has the speed dependency of controller parameters because the control forces of control planes depend on the operating speed. To solve these problems, an adaptive fuzzy sliding mode controller (AFSMC), which is based on the decomposition method using expert knowledge in the UFV depth control and utilizes a fuzzy basis function expansion (FBFE) and a proportional integral augmented sliding signal, is proposed. To verify the performance of the AFSMC, UFV depth control is performed. Simulation results show that the AFSMC solves all problems experienced in the UFV depth control system online.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.6
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pp.477-483
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2005
This article describes a robust state estimation method which enables to produce reliable estimates in spite of heavy perturbation including plant uncertainty and external disturbances. The main idea is to combine the standard state estimator with the perturbation observer in the estimator frame. The perturbation observer reflects equivalent quantity of plant uncertainty and external disturbances during the estimation process so that the state estimator dynamics gets as close as possible to the real plant dynamics. The robust state estimator proposed in this paper is given in a recursive discrete-time form which is very useful fur implementation purpose. In terms of the error dynamics derived for the robust state estimator, we discuss the stability issue and noise sensitivity. The effectiveness and practicality of the robust state estimator are verified through numerical examples and experimental results.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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v.2
no.1
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pp.40-46
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2000
In this paper, a transient identification based on a Hidden Markov Model (HMM) has been suggested and evaluated experimentally for the classification of transients in the dynamic process. The transient can be identified by its unique time dependent patterns related to the principal variables. The HMM, a double stochastic process, can be applied to transient identification which is a spatial and temporal classification problem under a statistical pattern recognition framework. The HMM is created for each transient from a set of training data by the maximum-likelihood estimation method. The transient identification is determined by calculating which model has the highest probability for the given test data. Several experimental tests have been performed with normalization methods, clustering algorithms, and a number of states in HMM. Several experimental tests have been performed including superimposing random noise, adding systematic error, and untrained transients. The proposed real-time transient identification system has many advantages, however, there are still a lot of problems that should be solved to apply to a real dynamic process. Further efforts are being made to improve the system performance and robustness to demonstrate reliability and accuracy to the required level.
In this paper, we introduce an efficient and security-enhanced re-authentication and key exchange protocol for IEEE 802.11 Wireless LANs using Re-authentication Period. We introduce a low computational complexity re-authentication and key exchange procedure that provides robustness in face of cryptographic attacks. This procedure accounts for the wireless media limitations, e.g. limited bandwidth and noise. We introduce the Re-authentication Period that reflects the frequency that the re-authentication procedure should be executed. We provide the user with suitable guidelines that will help in the determination of the re-authentication period.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.4
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pp.309-314
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2015
In this study, an embedded ranging system based on a laser structured light image is developed. The distance measurement by the structured light image processing has efficient computation because the burdensome correspondence problem is avoidable. In order to achieve robustness against environmental illumination noise and real-time laser structured light image processing, a bandpass optical filter is adopted in this study. The proposed ranging system has an embedded image processor performing the whole image processing and distance measurement, and so reduces the computational burden in the main control system. A system calibration algorithm is presented to compensate for the lens distortion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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