유한요소모델 기반 장력추정 기법의 비교 연구

박규식,이정휘,성택룡,윤태양,김병화,Park, Kyu Sik,Lee, Jung Whee,Seong, Taek Ryong,Yoon, Tae Yang,Kim, Byeong Hwa 한국강구조학회 2009 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.21 No.2

현수교 행어케이블은 일부가 클램프로 구속되어 있어 단일 케이블 모델을 기반으로 한 기존의 장력추정 방법들은 휨감성의 영향이 큰 짧은 케이블 일수록 오차가 커지게 된다. 따라서 최근에 유한요소모델 기반의 역해석 기법 및 시스템인식 기법을 이용한 장력추정 방법이 제안되었다. 본 논문은 광안대교 행어케이블을 대상으로 역해석 기법 및 시스템인식 기법을 이용한 장력추정 방법의 적용성을 비교 검토 하였다. 장력추정결과 유한요소모델을 기반으로 한 역해석 기법 및 시스템인식 기법은 기존의 현이론 및 선형회귀법에 의한 장력추정 방법에 비해 고유진동수 오차를 기준으로 보다 높은 신뢰성을 가지고 장력을 추정하였다. 하지만 모델기반의 장력추정 방법은 유한요소모델의 정확도에 따라 그 오차가 다르게 나타날 수 있다. 특히, 짧은 케이블 일수록 경계조건의 영향을 많이 받기 때문에 가능하다면 실험을 통해 경계조건을 명확히 파악하는 것이 중요하다. 시스템인식 기법을 이용한 장력추정 방법은 다양한 경계조건을 용이하게 고려할 수 있으며, 또한 입력되는 계측 고유진동수의 개수에 민감하지 않기 때문에 그 효용성이 높다고 할 수 있다. Hanger cables in suspension bridges are constrained by the horizontal clamp. So, the accuracy of estimated tension of hange cable using existing methods based on the simple mathematical model of singel cable decreases as the length of cable decreases because of the flexural rigidity. Therefore, back analysis and system identification techniques based on the finite element model are proposed recently. In this paper, the applicability of the back analysis and system identification techniques are compared using the hanger cable of Gang-An Bridge. The experimental results show that the back analysis and system identification techniques are more reliable than the existing string theory and linear regression method in the view point of the error of natural frequencies. However, the estimation error of tension can be varied according to the accuracy of finite element model in the model based methods. Especially, the boundary condition is more affective when the length of cable is short, so it is important to identify the boundary condition through experiment if it is possible. The tension estimation method using system identification technique is more attractive because it can easily consider the boundary condition and it is not sensitive to the number of input measured natural frequencies.

영상압축을 위한 최적의 서브밴드 양자화 필터 설계

박규식,박재현,Park, Kyu-Sik,Park, Jae-Hyun 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.4

This paper provides a rigorous theory for analysis of quantization effects and optimum filter bank design in quantized multidimensional subband filter banks. Even though subband filter design has been a hot topic for last decades, a few results have been reported on the subband filter with a quantizer. Each pdf-optimized quantizer is modeled by a nonlinear gain-plus-additive uncorrelated noise and embedded into the subband structure. Using polyphase decomposition of the analysis/synthesis filter banks, we derive the exact expression for the output mean square quantization error. Based on the minimization of the output mean square error, the technique for optimal filter design methodology is developed. Numerical design examples for optimum nonseparable paraunitary and biorthogonal filter banks are presented with a quincunx subsampling lattice. Through the simulation, $10\~20\;\%$ decreases in MSE have been observed compared with subband filter with no quantizers especially for low bit rate cases. 본 논문은 다차원 서브밴드 필터 뱅크에서 양자화 효과에 대한 분석과 그에 따른 최적의 필터 설계 방법에 대한 이론을 제안한다. 기존의 서브밴드 필터뱅크에 대한 연구에서 양자화 과정에 대한 고려는 매우 미미하였다. 본 연구에서는 확률 밀도에 최적화된 양자화기가 이득에 무상관성 잡음이 더하여진 비선형 형태로 모델링 되어 서브밴드 구조에 결합된다. 분석/합성 필터 뱅크에 다위상 분리 방법을 적용하여 양자화 과정에 의한 출력에서의 MSE가 유도되며 이 에러의 최소화 과정을 통하여 최적의 필터 설계 방법이 개발된다. 또한 5점형 구조의 표본화 격자를 이용한 최적의 비분리 파라유니터리와 이중직교 필터의 설계와 이를 이용한 영상 데이터의 압축 및 복원 과정을 통하여 성능 분석을 한다. 시뮬레이션 결과 제안한 설계방법에 따른 필터가 기존의 단순한 PR 서브밴드 필터보다 영상의 압축 및 복원에서 10에서 20퍼센트 정도의 MSE 감소를 보여주었고 낮은 비트율에서 특히 우수한 성능을 나타내었다.

케이블 성능인증 시스템 구축

박규식(Kyu-Sik Park),이종관(Jong-Kwan Lee),김진국(Jin-Kook Kim),성택룡(Taek-Ryong Seong) 대한토목학회 2011 대한토목학회지 Vol.59 No.7

OrcaFlex를 이용한 심해 SCR 구조 해석

박규식(Kyu-Sik Park),최한석(Han-Suk Choi),김도균(Do-Kyun Kim),유수영(Su-Young Yu),강수창(Soo-Chang Kang) 한국해양공학회 2015 韓國海洋工學會誌 Vol.29 No.1

The design challenges when attempting to obtain sufficient strength for a deepwater steel catenary riser (SCR) include high stress near the hang-off location, an elevated beam-column buckling load due to the effective compression in the touchdown zone (TDZ), and increased stress and low-cycle fatigue damage in the TDZ. Therefore, a systematic strength analysis is required for the proper design of an SCR. However, deepwater SCR analysis is a new research area. Thus, the objective of this study was to develop an overall analysis procedure for a deepwater SCR. The structural behavior of a deepwater SCR under various environmental loading conditions was investigated, and a sensitivity analysis was conducted with respect to various parameters such as the SCR weight, weight of the internal contents, hang-off angle (HOA), and vertical soil stiffness. Based on a deepwater SCR design example, it was found that the maximum stress of an SCR occurred at a hang-off location under parallel loading direction with respect to the riser plane, except for a wave dominant dynamic survival loading condition. Furthermore, the tensile stress governed the total stress of the SCRs, whereas the bending stress governed the total stress at the TDZ. The weight of the SCR and internal contents affected the maximum stress of the SCR more than the HOA and vertical soil stiffness, because the weight of the SCR, including the internal contents, was directly related to its tensile stress.

사장교에서 다양한 불확실성에 대한 μ-제어기의 강인성 해석

박규식(Park Kyu Sik),Spencer B. F. Jr,김춘호(Kim Chun Ho),이인원(Lee In Won) 대한토목학회 2006 대한토목학회논문집 A Vol.26 No.5A

본 연구에서는 벤치마크 사장교를 이용해 다양한 불확실성에 대해서 복합시스템에 사용된 μ-제어기의 강인성 해석을 수행 하였다. 복합 시스템에 추가적으로 사용된 능동제어 장치로 인하여 전체 시스템의 강인성이 저하되거나 불안정성이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복합 시스템의 강인성을 향상시키기 위해 기본적으로 신뢰성이 확보되는 수동장치와 함께 불확실성을 포함한 시스템의 성능과 안정성(강인성능)을 보장하는 μ-합성법을 능동제어 장치에 사용하였다. 교량상판에 추가적인 질량, 구조물 강성행렬에 대한 섭동, 능동제어 장치의 시간지연, 그리고 이들의 조합을 이용하여 μ-합성법의 강인성을 조사하였다. 수치해석 결과 다양한 불확실성에 대해 제안된 시스템은 제어성능의 저하 없이 뛰어난 강인성을 보여 주었다. 또한 제어시스템의 강인성은 다른 불확실성에 비해 구조물의 강성행렬 섭동에 더 큰 영향을 받는다. 따라서 μ-합성법으로 제어되는 복합 시스템은 불확실성이 많은 지진하중을 받는 사장교에 개선된 제어기법으로 제안될 수 있다. This paper presents an extensive robust analysis of a ,μ-controller in the hybrid system for various uncertainties using the benchmark cable-stayed bridge. The overall system robustness may be deteriorated by introducing active devices and the active controller may cause instability due to small margins. Therefore, a ,μ-synthesis method that simultaneously guarantees the performance and stability of the closed-loop system (robust performance) with uncertainties is used for active devices to enhance the robustness in company with the inherent reliability of passive devices. The robustness of the μ-synthesis method is investigated with respect to the additional mass on the deck, structural stiffness matrix perturbation, time delay of actuator, and combinations thereof. Numerical simulation results show that the proposed control system has the good robustness without loss of control performances with respect to various uncertainties under earthquakes considered in this study. Furthermore, the control system robustness is more affected by the perturbation of structural stiffness matrix than others considered in this study. Therefore, the hybrid system controlled by a ,μ-synthesis method could be proposed as an improved control strategy for a seismically excited cable-stayed bridge containing many uncertainties.

복합제어를 이용한 사장교의 지진응답 제어 기법

박규식(Park Kyu-Sik),정형조(Jung Hyung-Jo),김운학(Kim Woon-Hak),이인원(Lee In-Won) 대한토목학회 2002 대한토목학회 학술대회 Vol.2002 No.11

지진하중을 받는 사장교를 위한 μ-합성법을 이용한 복합시스템

박규식(Kyu-Sik Park),정형조(Hyung-Jo Jung),최강민(Kang-Min Choi),이종헌(Jong-Heon Lee),이인원(In-Won Lee) 한국소음진동공학회 2004 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2004 No.11

최적화된 계층구조를 갖는 서브밴드 필터뱅트의 설계

박규식(Park Kyu Sik),박재현(Park Jae Hyun) 한국정보처리학회 1996 정보처리학회논문지 Vol.3 No.4

Hhierarchical subband codec has been widely promoted in the field of data commpression/decompression because of their simplicity and modular nature. Over the past years, the study has received great attention to the perfect reconstruction(PR) system which perfectly recovers the original input signal at the reconstructed output. However, in the actual subband codec system, the signals that passed through the analysis filter bank are quantized before transmission to the receiver side and reconstructed by the synthesis filter bank. Thus the PR system is impossible and the quantization effects must be carefully considered in the systema design such that the system recovers the reconstructed output as close ac possilble to the original input signal with minimum quantization error.In this paper, we propose an optimum hierarchical subband codec structure in the presence of quantizer. The optimality criteria of the codec is given to the design of the hierarchical analysis/synthesis subband filter bank and the quantizer that miniize the output mean square error due to the quantizer in the codec. Specific optimum sign examples are shown with level1-level2 hierarchical ortbnormal structure. The optimal designs are verified by computer simulation.

지진하중을 받는 사장교를 위한 강인 복합제어 시스템

박규식(Park Kyu-Sik),정형조(Jung Hyung-Jo),김운학(Kim Woon-Hak),이인원(Lee In-Won) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

지진하중을 받는 벤치마크 사장교를 위한 복합제어 기법

박규식(Park Kyu Sik),정형조(Jung Hyung Jo),이종헌(Lee Jong Heon),이인원(Lee In Won) 대한토목학회 2002 대한토목학회논문집 A Vol.22 No.3A