Determination of State-Space Model for Parameter Estimation of Tank Model

탱크모형의 매개변수추정을 위한 상태공간모형의 결정

  • Published : 1995.04.01

Abstract

The propose of this study is improve the uncertainty of parameter choice of tank model by the trials and errors method. The real time prediction of parameter by using the Kalman filter is practiced to get the effective prediction algorithm of low flow runoff. Even though the total discharge of runoff through the orifice of each tank should be similar to the observed discharge, the tank model which can show the various basin characteristic is influenced by the runoff circumstances. As a result of the real-time estimation of the tank model parameter by the state-space type of Kalman filter, the variation of runoff circumstances is static when the convergence of observed value and estimated value keeps the ficed high point. The parameter of tank model which is estimated by Kalman filter shows good result for low flow and reasonable adaptability where flow change abruptly. The Kalman filter method is proved to give better result than Automatic structure estimation method.

본 연구의 목적은 탱크모형의 매개변수를 시행착오범으로 산정할 경우, 불확실성을 개선하기 위해 Kalman filter로 매개변수를 실시간 예측하여 저수유출의 예측에 효과적인 알고리즘을 얻고자 하였다. 유역특성을 다양한 구조로 나타낼 수 있는 탱크모형은 각 단 탱크에 부착된 유출공으로부터 유출한 총 유출량이 관측유량에 유사하게 나타나야 하지만 유출환경의 영향으로 수렴성이 좋지 않았다. 이러한을 보완하기 위하여 탱크모형의 매개변수를 Kalman filter의 상태공간 모형에 의하여 실시간으로 추정한 결과, 시간 경과에 따라 추정치와 관측치의 수렴도가 높아 일정한 값을 유지하였으며, 이때의 유출환경을 나타내는 상태공간의 매개변수변화가 정적임을 알 수 있었다. 따라서 Kalman filter에 의한 탱크모형의 매개변수 추정기법은 저수유출 예측에 특히 효율성이 좋았으며 유량이 급변하는 곳에서도 어느 정도 적응하여 기존 탱크모형의 구조를 자동기법으로 정하는 예측시스템 보다 유출예측 시스템에 의한 탱크모형의 구조적 알고리즘이 적합한 모형임을 입증하였다.

Keywords

References

  1. 한국수문조사년보 건설부
  2. 섬진강홍수예경보 건설부섬진강홍수통제소
  3. 박사학위논문, 인하대학교 상태벡터 모형에 의한 하천유출의 실시간 예측에 관한 연구 서병하
  4. 박사학위논문, 고려대학교 하천유출모델과 장기유출에해석에 관한 연구 이관수
  5. 박사학위논문, 연세대학교 치수방재를 위한 저수지군의 최적제어 이영석
  6. 전국하천조사서 한국수자원공사
  7. Hydrological Forecasting Real-time forecasting Wood,E.F.;O'Connell,P.E.;M.G.Anderson(ed.);T.P.Burt (ed.)
  8. J. Basic Eng. Trans. ASME, Series D v.82 no.1 A new approach to linear filtering and prediction problems Kalaman,R.E.
  9. Journal of Basic Engineering, Transactions of the ASME v.83 New results in linear filtering and prediction theory Kalman,R.E.;Bucy,R.S.
  10. Rep. 17, Nat. Res. Center for Disaster Prev. Method of automatic calibration of tank model(first report) Sugawara,M.;Ozaki,E.;Watanabe,I.;Katsuyama,Y.
  11. Rep. 20, Nat. Res. Center for Disaster Prev. Method of automatic calibration of tank model(second report) Sugawara,M.;Ozaki,E.;Watanabe,I.;Katsuyama,Y.
  12. 流出解析法 菅原正巳
  13. 續流出解析法 菅原正巳
  14. 土木學會論文報告集 no.221 水文流出系豫測へのカルマソ フィルタ-理論の適用 日野幹雄