비선형 위상배열 영상화를 위한 시스템 비선형성 개선

박춘수(Choon-Su Park),David Roue,Pierre Calmon 한국비파괴검사학회 2020 한국비파괴검사학회지 Vol.40 No.3

비선형 위상배열 초음파 영상은 기존의 선형 위상배열 영상에서는 검출할 수 없는 결함을 보여줄 수 있다. 특히, 비선형 저조파 영상은 결함이 발생하였으나 외력이나 잔류 응력 등에 의해 닫혀 있어 기존의 선형 초음파 기법으로는 검출할 수 없는 닫힘 결함을 찾아낼 수 있다. 이러한 초음파의 비선형적 거동을 잘 관찰하기 위해서는 시스템의 비선형성을 파악하는 것이 필요하다. 시스템 비선형성에 영향을 주는 요인을 파악할 수 있으면, 이를 개선할 수 있는 방안도 도출할 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 비선형 영상화를 위한 시스템의 비선형성을 정의하고, 이 비선형성에 영향을 미치는 인자 중 가진 신호의 주기 수(number of cycle)의 영향을 알아본다. 초음파 영상에서 신호의 주기 수는 영상의 공간해상도와 직접적으로 관련되기 때문에 비선형성 개선과 공간해상도를 동시에 고려하여야 한다. 시스템 비선형 특성을 교차배열 변환기를 이용해 살펴보고, 개선되는 정도를 정량화하여 관찰하였다. Nonlinear ultrasonic phased array imaging can reveal hidden cracks from linear imaging. In particular, nonlinear subharmonic imaging is well known for detecting closed cracks whose surfaces return into contact with each other through resilient forces. This enables ultrasound waves to pass through the cracks without reflection but generates lower harmonics of excitation frequency. Identifying system nonlinearity for recognizing the nonlinear behavior of ultrasound from the closed crack is extremely important. In this study, system nonlinearity for nonlinear imaging is defined, and the effect of the number of signal cycles on system nonlinearity is particularly observed. Increasing the number of cycles lowers system nonlinearity but decrease the spatial resolution of ultrasound imaging. Therefore, it should be carefully selected for compromise between them. An interleaved array transducer for multifunctional phased array imaging is employed to observe the enhanced system nonlinearity in nonlinear phased array imaging.

비선형 동적 시스템의 파라미터 산정을 위한 주파수 영역 볼테라 모델의 이용

백인열,권장섭 한국지진공학회 2005 한국지진공학회논문집 Vol.9 No.3

비선형 함수로 모델링되는 동적 시스템의 비선형 파라미터를 결정하기 위하여 주파수 영역 볼테라 모델을 적용하는 연구를 수행하였다. 시간영역의 1차, 2차, 3차 전달함수에 해당하는 주파수 영역의 볼테라 핵함수를 비선형 파라미터 산정 과정에 3차 비선형 항까지 포함시켰다. Schetzen의 방법으로 시스템의 비선형 미분방정식에 적합한 볼테라 급수 표현식을 정하고, 이로부터 유도되는 비선형 전달함수를 입력 출력 관계식에 사용하였다. 관찰된 입력을 비선형 주파수 영역 모델에 대입하여 계산한 출력과 관찰된 출력의 차이로 오차를 정의한 후 오차를 최소화 시키는 시스템 파라미터의 값을 구하였다. 예제를 통하여 선형 주파수 구간 뿐만 아니라 2차 혹은 3차 비선형이 지배적인 주파수 범위 대에서 볼테라 모델이 충분한 정확성과 수렴성을 가지며 인식된 파라미터는 실제 값과 잘 일치함을 확인할 수 있었다. Frequency domain Volterra model is applied to nonlinear parameter identification procedure for dynamic systems modeled by nonlinear function. The frequency domain Volterra kernels, which correspond io linear, quadratic, and cubic transfer functions in lime domain, are incorporated in nonlinear parametric identification procedure. The nonlinear transfer functions, which can be derived from the Volterra series representation of the nonlinear differential equation of the system by Schetzen's method(1980), are directly used for modeling input output relation. The error is defined by the difference between the observed output and the estimated output which is calculated by substituting the observed input to nonlinear frequency domain model. The system parameters are searched by minimizing the error. Volterra model guarantees enough accuracy and convergence and the estimated coefficients have a good agreement with their actual values not only in the linear frequency region but also in the legion where the 2^{nd}\;or\;3^{rd} order nonlinearity is dominant.

금융발전과 경제성장의 비선형 관계분석

최돈승(Don-Seung Choi),고성은(Sung-Eun Koh),강호상(Ho-Sang Kang) 한국산업경제학회 2013 산업경제연구 Vol.26 No.6

본 연구는 금융발전과 경제성장의 비선형 관계를 분석하는데 목적을 두고 있다. 다양한 선행연구에서 금융발전과 경제성장의 관계를 논의하고 있지만 두 변수 사이의 비선형 관계에 대한 실증적인 연구는 여전히 부족한 실정이다. 이에 본 논문은 OECD국가와 ASEAN+3국가를 대상으로 두 변수 사이의 비선형 관계를 분석하여 비교하였다. 비선형 관계를 분석하기에 앞서 선형 관계를 분석한 결과 은행 중심 시스템의 대리변수인 GDP대비 은행부문 국내신용은 경제성장률과 유의한 부(-)의 상관관계를 갖는 것으로 나타난 반면 시장 중심 시스템의 대리변수인 GDP대비 주식시장 시가총액은 경제성장률과 유의한 정(+)의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 그러나 비선형 관계 분석에서는 GDP대비 은행부문 국내신용은 일정수준이 지나면 경제성장에 긍정적인(+) 영향을 미치는 반면 GDP대비 주식시장 시가총액은 반대로 경제성장에 부정적인(-) 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 은행 중심 시스템과 경제성장이 U자형 관계를 갖지만 시장 중심 시스템과 경제성장은 역U자형 관계를 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 결과는 ASEAN+3국가보다 소득분포가 유사하고 고소득 국가라고 할 수 있는 OECD국가에서 더 강하게 나타났다. 결국 소득수준이 높아질수록 은행 중심 시스템의 역할이 감소하는 반면 시장 중심 시스템의 역할이 증가하지만 일정한 단계를 넘어서면 이러한 경향이 약화될 뿐만 아니라 반대의 현상이 나타날 수도 있다는 것이다. This paper investigates the nonlinear relationships between financial development and economic growth using parametric panel data analyses. Though the variety of literatures discussed the relationships between financial development and economic growth, the studies regarding the nonlinear effects of financial development on economic growth are still worse off. Thus, we compared the analyses results of nonlinear relationships between development of financial system and economic growth using data of OECD and ASEAN+3. As a result of linear analyses prior analyzing the nonlinear relationships, market value of listed companies (% of GDP) as market-based system positively affects on economic growth while domestic credit provided by banking sector(% of GDP) as bank-based system has significantly the negative effects. However, form the nonlinear analyses, this paper found that they have opposite effects on economic growth over certain extents. That is, these findings mean that bank-based system and economic growth have U-shaped relationship while market-based system and economic growth have inverse U-shaped relationship. Furthermore, these nonlinear relationships are more significant in the results of OECD, which consist of developed countries with high income level. Therefore, this study suggests that nonlinear relationships between financial development and economic growth are likely to vary by income levels of countries.

TSK 퍼지 시스템을 이용한 퍼지 PID 제어기 설계

강근택(Geuntaek Kang),오갑석(Kabsuk Oh) 한국지능시스템학회 2014 한국지능시스템학회논문지 Vol.24 No.1

TSK 퍼지 시스템의 뛰어난 성능을 일반 산업 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 PID 제어기에 접목시켜, 비선형 시스템의 제어가 가능하고 강인성이 뛰어난 퍼지 PID 제어기의 설계를 제안한다. TSK 퍼지 제어기는 TSK 퍼지 모델로부터 극 배치법을 이용하여 설계되며, 비선형 시스템의 제어에서 시스템의 응답이 원하는 응답과 같아지도록 하는 뛰어난 능력이 있으나 구조가 복잡하여 산업 현장에서 사용되기에는 어려움이 있다. 본 연구에서는 구현하기 간편한 PID 제어기의 형태를 하면서, TSK 퍼지 제어기의 도움을 받아 설계되는 퍼지 PID 제어기를 제안한다. 즉, 먼저 비선형 시스템의 TSK 퍼지 제어기를 설계하고 그 TSK 퍼지 제어기의 제어 시뮬레이션으로부터 얻은 데이터를 이용하여 제안하는 퍼지 PID 제어기를 설계한다. 제안하는 제어기를 연속시간 비선형 시스템과 이산시간 비선형 시스템의 예제에 적용시켜 제어 시뮬레이션을 하였다. 그 결과 기존의 선형 PID 제어기로는 제어가 원만하지 않았으나 제안하는 제어기로는 원하는 응답 형태와 거의 같은 응답을 보이는 제어가 가능함을 알 수 있었다. In this paper, an algorithm to design fuzzy PID controllers is proposed. The proposed controllers are composed of fuzzy rules of which consequences are linear PID controllers and are designed with help of TSK fuzzy controllers. TSK fuzzy controllers are designed from TSK fuzzy model using pole assignment and have outstanding ability making the output response of nonlinear systems similar to the desired one. However, because of its structure complexity the TSK fuzzy controller is difficult to be used in industry. The proposed controllers have PID controller structure which can be easily realized, and are designed by using the data obtained from control simulations with TSK fuzzy controllers. To verify the proposed algorithm, two example simulations are performed.

이산 시간 비선형 상호 결합 시스템의 T-S 퍼지 모델을 위한 분산 동적 출력 궤한 제어기 설계

구근범(Geun Bum Koo),김진규(Jin Kyu Kim),주영훈(Young Hoon Joo),박진배(Jin Bae Park) 한국지능시스템학회 2007 한국지능시스템학회논문지 Vol.17 No.6

본 논문은 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델을 이용하여 이산 시간에서의 비선형 상호 결합 시스템에 대한 분산 동적 출력 궤한 제어기를 제시한다. 이산시간 비선형 상호 결합 시스템의 각 하위 시스템에 대한 T-S 퍼지 모델링을 한 후, 각각에 대해 동적 출력 궤한 제어기를 설계한다. 제어가 된 폐루프 하위 시스템들로 전체 시스템의 평형점이 안정화되는 선형 행렬 부등식 (LMI)을 구하고, 부등식을 이용하여 동적 출력 궤한 제어기의 이득 값을 구한다. 마지막으로 모의실험을 통해 분산 동적 출력 궤한 제어기의 효용성을 확인한다. This paper proposes the decentralized dynamic output feedback controller for discrete-time nonlinear interconnected systems using Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model. Through T-S fuzzy model of each subsystem, the decentralized dynamic output feedback controller is designed. By the closed-loop subsystems with controller, it represents the linear matrix inequality (LMI) for stability of whole interconnected system. The value of control gain are obtained by LMI. An example is given to show the experimentally verification discussed throughout the paper.

국내 프리캐스트 콘크리트 건축구조물의 연쇄붕괴저항 성능분석

김성현,강준희,황현종,최하진,강수민 한국전산구조공학회 2021 한국전산구조공학회논문집 Vol.34 No.6

최근 현장작업을 최소화할 수 있는 PC(Precast Concrete) 건축공법의 적용이 급속하게 활성화되고 있다. 그러나 PC 공법은 시공 중, 특히 부재간 일체화 이전에 구조적 성능을 발휘하기 어렵고 완공 후에도 접합부의 일체성을 확보하기 어려워 연쇄붕괴에 취약하다. PC 건축물에서는 다양한 PC 부재간 접합 상세가 존재하며, 국내외 구조/시공 상세가 현격히 다르다. 그러나 국내 PC 시스템의 시스템 과 상세 특성을 반영한 연쇄붕괴에 대한 연구는 매우 미비하다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 주로 사용하는 PC 구조시스템과 접 합부 구조/시공 상세를 조사 분석하였다. 이를 기반으로 국내에서 사용되는 전형적인 PC 시스템의 유형을 설정하고 상기 PC 시스템 의 연쇄붕괴방지성능을 평가하기 위하여 비선형 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과를 바탕으로 국내에서 주로 사용된 PC 구조시 스템의 연쇄붕괴방지 성능을 평가하고 구조설계시 고려사항을 제안하였다. Recently, use of the precast concrete (PC) system, which can increase economy by minimizing field work, has rapidly increased. However, the PC system cannot exhibit structural performance under construction, specifically before integration between members. Furthermore, since it is difficult to secure the structural integrity of beam-column joints even after construction, the PC system is vulnerable to progressive collapse. In the PC system, various types of details for PC beam-column joints have been proposed, while the structural/construction details of PC system generally used in Korea differ from those of overseas PC systems. However, studies on the progressive collapse of the domestic PC system are limited. Thus, in this study, we investigated the structural/construction details of PC beam-column joints mainly used in Korea. Based on the investigation, for the prototype PC system with typical joint details, a nonlinear finite element analysis was carried out to evaluate its structural performance under progressive collapse. Further, a parametric study was performed, and the effect of the design parameters was investigated, to recommend a method to improve the progressive collapse resistance of the PC system.

고층 아파트 구조시스템에 따른 내진성능 분석

이민희,조소훈,김종호,김형도 한국전산구조공학회 2019 한국전산구조공학회논문집 Vol.32 No.3

국내 고층 아파트의 구조시스템은 크게 다수의 벽체가 분산적으로 배치되어 있는 내력벽 시스템과 중앙 코어벽 시스템으 로 구분할 수 있다. 각각 시스템에 따른 횡방향 거동을 분석하기 위해 본 연구는 국내 고층 아파트 중 대표적인 평면을 갖는 대상 건물을 선정하고, 비선형 정적해석을 수행하여 붕괴메커니즘을 살펴보았다. 비선형 정적해석을 통해 도출된 힘-변위 관계로부터 지진응답에 있어서 중요한 요소인 초과강도계수 및 연성도계수를 산정하여 반응수정계수를 평가하였다. 중앙 코어벽 시스템은 연성도는 작지만, 풍하중에 의해 지배되어 초과강도가 크게 산정돼 초과강도계수에 의해 반응수정계수가 산정되었고, 내력벽 시스템은 벽량이 많아 연성도가 크기 때문에 상당힌 큰 반응수정계수가 산정된다. The structural system of domestic high-rise apartments can be divided into two parts; the core wall system, which is composed of walls concentrated in the center and the shear wall system, which comprises a great number of walls distributed in the plan. In order to analyze the lateral behavior of each system, buildings with typical domestic high-rise apartment plans were selected and nonlinear static analysis was performed to investigate the their collapse mechanism. From the force-displacement relation derived from nonlinear static analysis, response modification factor was evaluated by calculating the overstrengh and ductility factor, which are important in the seismic response. The ductility of core wall system is small, but as it is governed by wind load, its overstrength is greatly estimated, and its response modification factor is calculated by the overstrengh factor. Due to a large number of walls, shear wall system has a large ductility, making the response modification factor considerably large.

N-제곱 함수를 기반으로 하는 비선형 전달함수 시스템의 출력 신호 해석

이상빈 한국전자음악협회 2022 에밀레 Vol.20 No.-

In this study, we will find out how to interpret the output result of an arbitrary audio signal input to a system having a nonlinear function as a transfer function. Most nonlinear functions can be explained by solving them in the form of a linear combination of N-squared functions by using Taylor expansions, especially Maclaurin series. In this case, if the input-output relationship of a system having an N-squared function as a transfer function can be explained, the output signal of any system having this as a transfer function will be able to be explained even if it is a fairly complex nonlinear function. First, after discussing the characteristics of a system having an N-square function as a transfer function, an example of output signal prediction is presented, and furthermore, a method of interpreting a system having a nonlinear transfer function is examined with the help of the Maclaurin series, and then this We will also present an example and create a new sound using the waveform shaping method based on the proposed transfer function. 본 연구에서는 비선형 함수를 전달함수로 가지는 시스템에 입력한 임의의 오디오 신호의 출력 결과를 해석하는 방법에 대해 알아볼 것이다. 대부분의 비선형 함수들은 테일러 전개, 그 중에서도 매클로린 급수를 이용하면 N-제곱 함수들의 선형적 결합의 형태로 풀어서 설명될 수 있다. 이 경우, N-제곱 함수를 전달함수로 가지는 시스템의 입출력 관계를 설명할 수 있다면 꽤 복잡한 비선형 함수라 해도 이를 전달함수로 가지는 임의의 시스템의 출력 신호를 설명할 수 있을 것이다. 먼저 N-제곱 함수를 전달함수로 가지는 시스템의 특성에 대해 논한 후, 출력 신호 예측의 사례를 제시하고 나아가 비선형 전달함수를 가지는 시스템을 해석하는 방법을 매클로린 급수의 도움을 받아 알아본 뒤, 이 역시 사례를 제시하고 제시된 전달함수를 바탕으로 파형성형법으로 새로운 소리를 만들어 볼 것이다.

안정된 퍼지 제어를 이용한 혼돈 비선형 시스템의 제어에 관한 연구

최종태,최윤호 경기대학교 1999 論文集 Vol.43 No.2

본 논문에서는 혼돈 비선형 시스템의 효율적인 제어를 위해 안정된 퍼지 제어기를 설계하는 방법을 제안하였다. 본 논문의 방법은 우선 혼돈 비선형 시스템의 모델링을 위하여 Takagi- Sugeno(TS) 모델을 이용하였고, 퍼지 제어기의 설계를 위하여 병렬 분배 보상(PDC) 방법을 이용하였다. 제어기의 안정도 해석과 설계 문제는 선형 행렬 부등식(LMI)에 대한 일반적인 Lyapunov 함수를 구함으로써 해결하였다. 본 논문에서 제안한 방법에 의해 설계된 퍼지 제어기의 성능 평가를 위하여 대표적인 연속 시간 혼돈 비선형 시스템인 Ro¨ssler 시스템과 Lorenz 시스템에 적용하였으며, 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과로부터 제안된 제어기의 효율성을 보였다. In this paper, the design method of stable fuzzy controller is presented for controlling chaotic nonlinear systems effectively. In our method. Takagi-Sugeno(75) model is used for modeling of chaotic nonlinear systems. And then parallel distributed compensation(PDC) method is used for designing a fuzzy controller. The stability analysis and design problem of controller is to find a common Lyapunov function for a set of linear matrix inequalities(LMIs). In order to evaluate the performance of controller designed by our method, it is applied to Ro¨ssler system and Lorenz system which are the representative continuous-time chaotic nonlinear systems. The simulation results show the effectiveness of our controller.

파라미터 불확실성을 갖는 이산시간 비선형 상호결합 시스템을 위한 강인 분산 제어기 설계

구근범(Geun Bum Koo) 한국지능시스템학회 2019 한국지능시스템학회논문지 Vol.29 No.3

본 논문에서는 이산시간 비선형 상호결합 시스템을 위한 강인 분산 퍼지 제어기 설계 기법을 제시한다. 이때, 상호결합 시스템은 불확실한 파라미터를 가질 뿐만 아니라, 미지의 상호결합성을 가진다고 가정한다. 비선형 상호결합 시스템의 퍼지 하위 시스템을 기반으로 분산 퍼지 제어기의 구조를 PDC기반과 Non-PDC 기반으로 모두 제안하며, 분산 퍼지 제어 설계 목적을 정의한다. Lyapunov 함수를 기반으로, 제어기를 포함한 폐루프 시스템의 안정도 조건을 구하고, 유도된 안정도 조건은 최대 상호결합 범위를 구할 수 있는 선형 행렬 부등식의 형태로 표현한다. 마지막으로 수치적 예제를 통해 PDC 기반과 Non-PDC 기반의 제어 성능 차이를 확인하고, 제시한 분산 퍼지 제어 기법의 효용성을 입증한다. In this paper, robust decentralized fuzzy controller design methods are presented for discrete-time nonlinear interconnected systems, which are assumed to have not only parametric uncertainties, but also unknown interconnections. Based on fuzzy subsystems of the nonlinear interconnected system, structures of decentralized fuzzy controllers are presented for both PDC and Non-PDC techniques. Also, the decentralized fuzzy controller design problem is defined. By using Lyapunov functional, each stability condition of closed-loop systems with decentralized controllers is guaranteed, and its condition is formulated into linear matrix inequalities with the maximum interconnection bound. Finally, by the numerical simulation, the performances are compared between PDC and Non-PDC control, and the validity of the proposed decentralized fuzzy controller design technique is shown.