• Title, Summary, Keyword: 목적함수

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A Comparison Study of Objective Functions for Automatic Calibration of a Watershed Runoff Continuous Simulation Model (유역 유출 연속모의 모형의 자동 보정을 위한 목적함수 구성에 관한 연구)

  • Ko, Dong-Geun;Lee, Sang-Ho;Kang, Tae-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.279-283
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    • 2012
  • 유역 유출 연속모의 모형은 수자원 계획과 효율적인 물 관리 정책 수립에 중요한 도구가 된다. 유역 유출 연속모의 모형에는 다수의 매개변수가 있으며, 이러한 매개변수는 모형 보정을 통해 추정된다. 연구에서 사용한 모형은 SWMM이며 집합체 혼합 진화 알고리즘으로 자동 보정하였다. 자동 보정에 사용되는 최적화 알고리즘은 목적함수에 따라 상이한 결과를 도출하기도 한다. 이에 따라 본 연구에서는 유역 유출 모형의 자동보정에 적합한 목적함수를 선정하기 위하여 4개의 목적함수를 구성하였고, 밀양댐 유역에 적용하였다. 그리고 목적함수에 따른 자동 보정의 결과를 평가하기 위해 5가지의 평가지표를 활용하였다. 보정의 결과, 모든 목적함수에서 공통적으로 첨두유량의 오차는 다소 크게 발생하였다. 그리고 잔차 절대값의 합이 최소가 되도록 구성한 목적함수가 다른 목적함수에 비해 상대적으로 양호한 결과를 도출하였지만, 목적함수에 따른 큰 차이는 없었다. 또한, 유역 유출 연속모의에서는 유역의 물수지가 중요한 요소이므로 향후, 보다 정확도 높은 유역 유출 연속모의 모형의 자동 보정을 위해서는 첨두유량과 물수지와 관련된 오차를 제어할 수 있는 추가적인 기법이 요구된다.

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비매개변수적 Kernel 가중함수의 수문학적 응용

  • 문영일
    • Water for future
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    • v.33 no.5
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    • pp.49-55
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    • 2000
  • 전통적인 매개변수적 목적함수 추정방법은 관측자료의 모든 영역에 걸쳐 선형 또는 지수함수 형태의 가정을 기본으로 매개변수를 추정하는 반면 비매개 변수적 Kernel 가중함수를 이용한 방법은 목적함수의 형태에 대한 가정이 필요 없이 관심 있는 임의의 추정지점에서 이웃하는 자료를 이용하여 목적함수를 국지적으로 근사하는 방법이다. 추계학적 수문학의 전형적인 문제인 "목적함수의 가정"에 의해 발생되는 문제를 줄이려는 노력의 일환으로 비매개변수적 Kernel 가중함수를 이용하는 방법에 연구되었고, 본 지면에서는 Kernel 가중함수를 이용한 비매개변수적 확률밀도함수의 기본이론과 빈도해석, 회귀모형 및 비동질성 천이확률 등의 수문학적 응용에 대하여 살펴보았다.

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Comparison Analysis of $\varepsilon$-Multiobjective Evolutionary Algorithm (입실론-다중 목적함수 진화 알고리즘에 대한 비교 연구)

  • 이인희;신수용;장병탁
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.241-243
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    • 2004
  • 실제 응용에서 제기되는 많은 최적화 문제는 실제로 여러 개의 목적함수를 가진 최적화 문제로 분류될 수 있다. 이러한 다중 목적함수 최적화 문제에 적용되온 방법 중에서 다중 목적함수 진화 알고리즘은 해집합을 이용한다는 특성 및 목적함수 처리의 용이성 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 대표적인 다중 목적함수 진화 알고리즘이라 할 수 있는 입실론-다중 목적함수에 대하여 다양한 최적화 문제에 대하여 실험적으로 비교 분석해 보았다.

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Multi-Objective based Updating of Finite Element Model of Bridge Using Modal Properties (교량의 모드 특성을 이용한 다중 목적함수 기반 유한요소 모델의 개선)

  • Jin, Seung-Seop;Lee, Jong-Jae;Lee, Chang-Geun;Yun, Chung-Bang;Jung, Hyung-Jo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.27-31
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    • 2011
  • 차량의 대형화 및 고속화, 그리고 기존 교량의 노후화를 고려하였을 때, 교량의 건전성 평가는 매우 중요해지고 있다. 거동을 예측하는데 사용되는 유한요소 모델의 신뢰도는 이상적인 가정과 모델링 오차, 교량의 노후화 등에 의해 실제 거동을 반영하지 못하는 경우가 많다. 유한요소 모델의 신뢰도를 높이기 위해, 실제 교량의 거동을 계측하여, 이를 기반으로 물리적 의미를 가지는 변수들과 지점의 조건을 수정하는 모델의 개선이 주로 행해진다. 이러한 모델 개선은 최적화 기법을 통해 수행된다. 본 연구에서는 목적함수간 가중치에 의한 모델 개선 결과의 영향과 다중 목적 함수 최적화 기법을 통해, 가중치의 영향을 줄이고, 다양한 개선 모델들을 구하는데 적용하였다. 팔곡 3교의 실제 계측 데이터를 이용하여 단일 다중 목적 함수 기반의 모델 개선을 수행하였다. 단일 목적 함수의 경우, 정의되는 목적함수는 주로 고유진동수와 모드 형상에 관한 차이의 가중치 합으로 표현되어 지며, 이러한 가중치에 따라, 모델 개선의 결과에 영향을 가함을 확인하였다. 다중 목적 함수 기반의 모델 개선을 통해, 구해진 모델 개선 결과를 단일 목적 함수 기반 모델 개선의 결과들과 비교하였으며, 모델 개선에 대한 다중 목적 함수 최적화 적용을 분석하였다.

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Robust Optimization Using Supremum of the Objective Function for Nonlinear Programming Problems (비선형계획법에서 목적함수의 상한함수를 이용한 강건최적설계)

  • Lee, Se Jung;Park, Gyung Jin
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.38 no.5
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    • pp.535-543
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    • 2014
  • In the robust optimization field, the robustness of the objective function emphasizes an insensitive design. In general, the robustness of the objective function can be achieved by reducing the change of the objective function with respect to the variation of the design variables and parameters. However, in conventional methods, when an insensitive design is emphasized, the performance of the objective function can be deteriorated. Besides, if the numbers of the design variables are increased, the numerical cost is quite high in robust optimization for nonlinear programming problems. In this research, the robustness index for the objective function and a process of robust optimization are proposed. Moreover, a method using the supremum of linearized functions is also proposed to reduce the computational cost. Mathematical examples are solved for the verification of the proposed method and the results are compared with those from the conventional methods. The proposed approach improves the performance of the objective function and its efficiency.

Comparative Study on Calibration Methods for Parameter Calibration of Storage Function Model (저류함수모형의 매개변수 보정을 위한 보정기법 비교 연구)

  • Kim, Bum-Jun;Kim, Jae-Hyun;Kwak, Jae-Won;Kim, Hung-Soo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1140-1144
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    • 2006
  • 홍수를 예측하기 위해서 국내 5대강 유역의 홍수통제소는 저류함수모형을 사용하고 있다. 그러나 저류함수모형을 실제 홍수사상에 적용하기 위해 매개변수를 결정하여야 하는데 이는 매우 어려운 작업으로 지금까지는 저류함수모형의 매개변수 보정을 위해 시행착오에 의한 수동보정 방법을 사용하여 왔다. 이에 본 연구는 미호천 유역을 대상유역으로 하여 Pattern Search Multi-Start(P-S), SCE-UA와 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 매개변수 보정을 하고, 그 방법들에 대한 비교와 분석을 하였다. 그리고 최적화 기법을 통해 얻어진 매개변수를 사용하여 저류함수모형의 홍수수문곡선을 유도하고 이를 비교, 분석하였다. 또한 SSR과 WSSR의 목적함수를 사용하여 목적함수별 홍수수문곡선을 비교, 분석하였다.

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Parameter Calibrations of a Daily Rainfall-Runoff Model Using Global Optimization Methods (전역최적화 기법을 이용한 강우-유출모형의 매개변수 자동보정)

  • Kang, Min-Goo;Park, Seung-Woo;Im, Sang-Jun;Kim, Hyun-Jun
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.35 no.5
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    • pp.541-552
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    • 2002
  • Two global optimization methods, the SCE-UA method and the Annealing-Simplex(A-S) method for calibrating a daily rainfall-runoff model, a Tank model, was compared with that of the Downhill Simplex method. In synthetic data study, 100% success rates for all objective functions were obtained from the A-S method, and the SCE-UA method was also consistently able to obtain good estimates. The Downhill Simplex method was converged to the true values only when the initial guess was close to the true values. In the historical data study, the A-S method and the SCE-UA method showed consistently good results regardless of objective function. An objective function was developed, which puts more weight on the low flows.

A Study on Objective Functions for the Multi-purpose Dam Operation Plan in Korea (국내 다목적댐 운영계획에 적합한 목적함수에 관한 연구)

  • Eum, Hyung-Il;Kim, Young-Oh;Yun, Ji-Hyun;Ko, Ick-Hwan
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.38 no.9
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    • pp.737-746
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    • 2005
  • Optimization is a process that searches an optimal solution to obtain maximum or minimum value of an objective function. Many researchers have focused on effective search algorithms for the optimum but few researches were interested in establishing the objective function. This study compares two approaches for the objective function: one allows a tradeoff among the objectives and the other does not allow a tradeoff by assigning weights for the absolute priority between the objectives. An optimization model using sampling stochastic dynamic programming was applied to these two objective functions and the resulting optimal policies were compared. As a result, the objective function with no tradeoff provides a decision making process that matches practical reservoir operations than that with a tradeoff allowed. Therefore, it is more reasonable to establish the objective function with no a tradeoff among the objectives for multi-purpose dam operation plan in Korea.

Objective Reduction Approach for Efficient Decision Making of Multi-Objective Optimum Service Life Management (다목적 최적화 기반 구조물 수명관리의 효율적 의사결정을 위한 목적감소 기법의 적용)

  • Kim, Sunyong
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.18 no.2
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    • pp.254-260
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    • 2017
  • The service life of civil infrastructure needs to be maintained or extended through appropriate inspections and maintenance planning, which results from the optimization process. A multi-objective optimization process can lead to more rational and flexible trade-off solutions rather than a single-objective optimization for the service life management of civil infrastructure. Recent investigations on the service life management of civil infrastructure were generally based on minimizing the life-cycle cost analysis and maximizing the structural performance. Various objectives for service life management have been developed using novel probabilistic concepts and methods over the last few decades. On the other hand, an increase in the number of objectives in a multi-objective optimization problem can lead to difficulties in computational efficiency, visualization, and decision making. These difficulties can be overcome using the objective reduction approach to identify the redundant and essential objectives. As a result, the efficiency in computational efforts, visualization, and decision making can be improved. In this paper, the multi-objective optimization using the objective reduction approach was applied to the service life management of concrete bridges. The results showed that four initial objectives can be reduced by two objectives for the optimal service life management.

Parameter Calibration of Storage Function Model and Flood Forecasting (1) Calibration Methods and Evaluation of Simulated Flood Hydrograph (저류함수모형의 매개변수 보정과 홍수예측 (1) 보정 방법론과 모의 홍수수문곡선의 평가)

  • Song, Jae Hyun;Kim, Hung Soo;Hong, Il Pyo;Kim, Sang Ug
    • Journal of The Korean Society of Civil Engineers
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    • v.26 no.1B
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    • pp.27-38
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    • 2006
  • The storage function model (SFM) has been used for the flood forecasting in Korea. The SFM has a simple calculation process and it is known that the model is more reasonable than linear model because it considers non-linearity of flood runoff. However, the determination of parameters is very difficult. In general, the trial and error method which is an manual calibration by the decision of a model manager. This study calibrated the parameters by the trial and error method and optimization technique. The calibrated parameters were compared with the representative parameters which are used in the Flood Control Centers in Korea. Also, the evaluation indexes on objective functions and calibration methods for the comparative analysis of simulation efficiency. As a result, the Genetic Algorithm showed the smallest variation in objective functions and, in this study, it is known that the objective function of SSR (Sum of Squared of Residual) is the best one for the flood forecasting.

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