Electromagnetic forming is a type of high-speed forming process to deform a workpiece through a Lorentz force. As the high strain rate in an electromagnetic-forming simulation causes infeasibility in determining constitutive parameters, we employed inverse parameter estimation in the previous study. However, the inverse parameter estimation process required us to spend considerable time, which leads to an increase in computational cost. To overcome the computational obstacle, in this research, we applied two types of surrogate modeling methods and compared them to each other to evaluate which model is best for the electromagnetic-forming simulation. We exploited an artificial neural network and we reduced-order modeling methods. During the construction of a reduced-order model, we extracted orthogonal bases with proper orthogonal decomposition and predicted basis coefficients by utilizing an artificial neural network. After the construction of the surrogate models, we verified the artificial neural network and reduced-order models through training and testing samples. As a result, we determined the artificial neural network model is slightly more accurate than the reduced-order model. However, the construction of the artificial neural network model requires a considerably larger amount of time than that of the reduced-order model. Thus, a reduced order modeling method is more efficient than an artificial neural network for estimating the electromagnetic forming and for the rapid approximation of structural simulations which needs repetitive runs.
Proceedings of the Korean Society of Computational and Applied Mathematics Conference
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2003.09a
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pp.1-1
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2003
In this talk, a reduced-order modeling methodology based on centroidal Voronoi tessellations (CVT's)is introduced. CVT's are special Voronoi tessellations for which the generators of the Voronoi diagram are also the centers of mass (means) of the corresponding Voronoi cells. The discrete data sets, CVT's are closely related to the h-means clustering techniques. Even with the use of good mesh generators, discretization schemes, and solution algorithms, the computational simulation of complex, turbulent, or chaotic systems still remains a formidable endeavor. For example, typical finite element codes may require many thousands of degrees of freedom for the accurate simulation of fluid flows. The situation is even worse for optimization problems for which multiple solutions of the complex state system are usually required or in feedback control problems for which real-time solutions of the complex state system are needed. There hava been many studies devoted to the development, testing, and use of reduced-order models for complex systems such as unsteady fluid flows. The types of reduced-ordered models that we study are those attempt to determine accurate approximate solutions of a complex system using very few degrees of freedom. To do so, such models have to use basis functions that are in some way intimately connected to the problem being approximated. Once a very low-dimensional reduced basis has been determined, one can employ it to solve the complex system by applying, e.g., a Galerkin method. In general, reduced bases are globally supported so that the discrete systems are dense; however, if the reduced basis is of very low dimension, one does not care about the lack of sparsity in the discrete system. A discussion of reduced-ordering modeling for complex systems such as fluid flows is given to provide a context for the application of reduced-order bases. Then, detailed descriptions of CVT-based reduced-order bases and how they can be constructed of complex systems are given. Subsequently, some concrete incompressible flow examples are used to illustrate the construction and use of CVT-based reduced-order bases. The CVT-based reduced-order modeling methodology is shown to be effective for these examples and is also shown to be inexpensive to apply compared to other reduced-order methods.
In this paper, we discuss a reduced-order modeling for the Benjamin-Bona-Mahony-Burgers (BBMB) equation and its application to a distributed feedback control problem through the centroidal Voronoi tessellation (CVT). Spatial distcritization to the BBMB equation is based on the finite element method (FEM) using B-spline functions. To determine the basis elements for the approximating subspaces, we elucidate the CVT approaches to reduced-order bases with snapshots. For the purpose of comparison, a brief review of the proper orthogonal decomposition (POD) is provided and some numerical experiments implemented including full-order approximation, CVT based model, and POD based model. In the end, we apply CVT reduced-order modeling technique to a feedback control problem for the BBMB equation.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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v.2
no.4
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pp.92-98
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1997
This paper presents a new approach to obtaining a reduced-order model for multi-module converters. The proposed approach can be used to derive the reduced-order model for a wide class of multi-module converters including pulse-width-modulated (PWM) converters, soft-switched PWM converters, and resonant converters. The reduced-order model has the structure of a conventional single-module converter while preserving the dynamics of the original multi-module converter. Derivation procedures and the use of the reduced-order model is demonstrated using a three-module boost converter.
Kim, Dong-Hyun;Kim,, Yo-Han;Kim, Myung-Hwan;Ryu, Gyeong-Joong;Hwang, Mi-Hyun
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.04a
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pp.339-344
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2011
In the past much effort has been made to utilize advanced computational fluid dynamic (CFD) programs for aeroelastic simulations and analysis. However, it is limited in the field of unsteady aeroelasticity due to enormous size of computer memory and unreasonably long CPU time. Recently, AAEMS(Aerodynamics is Aeroelasticity minus Structure) was developed for linear time-invariant, coupled fluid-structure systems. In this paper, to demonstrate further the efficiency and accuracy of the new model reduction method, we successfully examine AGARD 445.6 wing modeled by FLUENT CFD, FSIPRO3D and NASTRAN FEM(Finite Element Method) programs. Using the ROM(Reduced Order Modeling) one can predict flutter boundary as a function of the dynamic pressure.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.19
no.2
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pp.123-135
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2015
In this paper, a reduced-order modeling(ROM) of Burgers equations is studied based on pseudo-spectral collocation method. A ROM basis is obtained by the proper orthogonal decomposition(POD). Crank-Nicolson scheme is applied in time discretization and the pseudo-spectral element collocation method is adopted to solve linearlized equation based on the Newton method in spatial discretization. We deliver POD-based algorithm and present some numerical experiments to show the efficiency of our proposed method.
Molecular dynamics (MD) systems are highly nonlinear and nonlocal, and the conventional model order reduction methods are ineffective for MD systems. The RBF-POD method (Lee and Chen, 2013) employed a radial basis function (RBF) approximated potential energies and inter-atomic forces of MD systems under the framework of the proper orthogonal decomposition (POD) method for the reduced-order modeling of MD systems. In this work, we focus on the numerical procedures of the RBF-POD method and demonstrate how to apply this approach to the modeling of ds-DNA molecules under stretching and bending conditions.
In this paper, we present a Krylov subspace based projection method for reduced-order modeling of large scale bilinear multi-input multi-output (MIMO) systems. The reduced-order bilinear system is constructed in such a way that it can match a desired number of moments of multi-variable transfer functions corresponding to the kernels of Volterra series representation of the original system. Numerical examples report the effectiveness of this method.
This paper discusses details of modeling and robust control of an AMB (active magnetic bearing) spindle, and part I presents a modeling and validation process of the AMB spindle. There are many components in AMB spindle : electromagnetic actuator, sensor, rotor, power amplifier and digital controller. If each component is carefully modeled and evaluated, the components have tight structured uncertainty bounds and achievable performance of the system increases. However, since some unknown dynamics may exist and the augmented plant could show some discrepancy with the real plant, the validation of the augmented plant is needed through measuring overall frequency responses of the actual plant. In addition, it is necessary to combine several components and identify them with a reduced order model. First, all components of the AMB spindle are carefully modeled and identified based on experimental data, which also render valuable information in quantifying structured uncertainties. Since sensors, power amplifiers and discretization dynamics can be considered as time delay components, such dynamics are combined and identified with a reduced order. Then, frequency responses of the open-loop plant are measured through closed-loop experiments to validate the augmented plant. The whole modeling process gives an accurate nominal model of a low order for the robust control design.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.3
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pp.147-155
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2022
The accumulated ice and snow during the operation of aircraft and railway vehicles can degrade aerodynamic performance or damage the major components of vehicles. Therefore, it is crucial to predict the temporal growth of ice for operational safety. Numerical simulation of ice is widely used owing to the fact that it is economically cheaper and free from similarity problems compared to experimental methods. However, numerical simulation of ice generally divides the analysis into multi-step and assumes the quasi-steady assumption that considers every time step as steady state. Although this method enables efficient analysis, it has a disadvantage in that it cannot track continuous ice evolution. The purpose of this study is to construct a surrogate model that can predict the temporal evolution of ice shape using reduced-order modeling. Reduced-order modeling technique was validated for various ice shape generated under 100 different icing conditions, and the effect of the number of training data and the icing conditions on the prediction error of model was analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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