Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)

Ben-Haim's info-gap (or information-gap) decision theory (IGDT) constitutes a very interesting and popular method for the study of problems in engineering and in many other scientific disciplines under severe uncertainty conditions. On the other hand, quantifier elimination constitutes an equal...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ioakimidis, Nikolaos
Άλλοι συγγραφείς: Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Γλώσσα:English
Έκδοση: Αυτο-έκδοση 2021
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/14899
id nemertes-10889-14899
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Severe uncertainty
Info-gap
Information-gap
IGDT
Decision theory
Models
Non-probabilistic methods
Robust reliability
Reliability region
Robustness
Opportuneness
Opportunity
Hertzian contact
Spring
Stiffness
Project
Activity paths
Activity durations
Gap-closing electrostatic actuator
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Mathematica
Σοβαρή αβεβαιότητα
Κενό πληροφοριών
Πληροφοριακό κενό
IGDT
Θεωρία αποφάσεων
Μοντέλα
Μη πιθανοτικές μέθοδοι
Ισχυρή αξιοπιστία
Περιοχή αξιοπιστίας
Ανθεκτικότητα
Επιτευξιμότητα
Ευκαιρία
Επαφή τύπου Hertz
Ελατήριο
Σταθερά ελατηρίου
Έργο
Διαδρομές δραστηριότητας
Διάρκειες δραστηριότητας
Ηλεκτροστατικός ενεργοποιητής κλεισίματος κενού
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Mathematica
spellingShingle Severe uncertainty
Info-gap
Information-gap
IGDT
Decision theory
Models
Non-probabilistic methods
Robust reliability
Reliability region
Robustness
Opportuneness
Opportunity
Hertzian contact
Spring
Stiffness
Project
Activity paths
Activity durations
Gap-closing electrostatic actuator
Quantifier elimination
Quantifier-free formulae
Mathematica
Σοβαρή αβεβαιότητα
Κενό πληροφοριών
Πληροφοριακό κενό
IGDT
Θεωρία αποφάσεων
Μοντέλα
Μη πιθανοτικές μέθοδοι
Ισχυρή αξιοπιστία
Περιοχή αξιοπιστίας
Ανθεκτικότητα
Επιτευξιμότητα
Ευκαιρία
Επαφή τύπου Hertz
Ελατήριο
Σταθερά ελατηρίου
Έργο
Διαδρομές δραστηριότητας
Διάρκειες δραστηριότητας
Ηλεκτροστατικός ενεργοποιητής κλεισίματος κενού
Απαλοιφή ποσοδεικτών
Τύποι χωρίς ποσοδείκτες
Mathematica
Ioakimidis, Nikolaos
Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)
description Ben-Haim's info-gap (or information-gap) decision theory (IGDT) constitutes a very interesting and popular method for the study of problems in engineering and in many other scientific disciplines under severe uncertainty conditions. On the other hand, quantifier elimination constitutes an equally interesting approach implemented in some computer algebra systems and aiming at the transformation of quantified formulae (i.e. formulae including the universal and/or the existential quantifiers) to logically equivalent formulae but free from these quantifiers and the related quantified variables. Here we apply the method of quantifier elimination (by using its implementation in Mathematica) to the info-gap decision theory and we compute the related reliability regions and, next, the related robustness functions. The computation of the opportuneness (or opportunity) functions is also considered in brief. More explicitly, the four problems studied here concern: (i) the Hertzian contact of two isotropic elastic spheres, (ii) a spring with a linear stiffness but also with an uncertain cubic non-linearity in its stiffness, (iii) the robust reliability of a project with uncertain activity (task) durations and (iv) a gap-closing electrostatic actuator. In all these problems here under uncertainty conditions, the present results are seen to be in complete agreement with the results already derived for the same problems by Ben-Haim and his collaborators (who used appropriate more elementary methods) with respect to the robustness and/or opportuneness functions, but here the reliability regions are also directly computed. Moreover, the present approach permits the study of some difficult parametric cases (e.g. in the problem of the gap-closing electrostatic actuator with a non-linearity in its stiffness), where the help of a computer algebra system seems to be necessary.
author2 Ιωακειμίδης, Νικόλαος
author_facet Ιωακειμίδης, Νικόλαος
Ioakimidis, Nikolaos
author Ioakimidis, Nikolaos
author_sort Ioakimidis, Nikolaos
title Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)
title_short Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)
title_full Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)
title_fullStr Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)
title_full_unstemmed Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT)
title_sort application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (igdt)
publisher Αυτο-έκδοση
publishDate 2021
url http://hdl.handle.net/10889/14899
work_keys_str_mv AT ioakimidisnikolaos applicationofquantifiereliminationtorobustreliabilityundersevereuncertaintyconditionsbyusingtheinfogapdecisiontheoryigdt
AT ioakimidisnikolaos epharmogētēsapaloiphēsposodeiktōnstēnischyrēaxiopistiayposynthēkessobarēsabebaiotētaschrēsimopoiōntastētheōriaapophaseōninfogapigdt
_version_ 1771297173740191744
spelling nemertes-10889-148992022-09-05T06:58:21Z Application of quantifier elimination to robust reliability under severe uncertainty conditions by using the info-gap decision theory (IGDT) Εφαρμογή της απαλοιφής ποσοδεικτών στην ισχυρή αξιοπιστία υπό συνθήκες σοβαρής αβεβαιότητας χρησιμοποιώντας τη θεωρία αποφάσεων info-gap (IGDT) Ioakimidis, Nikolaos Ιωακειμίδης, Νικόλαος Severe uncertainty Info-gap Information-gap IGDT Decision theory Models Non-probabilistic methods Robust reliability Reliability region Robustness Opportuneness Opportunity Hertzian contact Spring Stiffness Project Activity paths Activity durations Gap-closing electrostatic actuator Quantifier elimination Quantifier-free formulae Mathematica Σοβαρή αβεβαιότητα Κενό πληροφοριών Πληροφοριακό κενό IGDT Θεωρία αποφάσεων Μοντέλα Μη πιθανοτικές μέθοδοι Ισχυρή αξιοπιστία Περιοχή αξιοπιστίας Ανθεκτικότητα Επιτευξιμότητα Ευκαιρία Επαφή τύπου Hertz Ελατήριο Σταθερά ελατηρίου Έργο Διαδρομές δραστηριότητας Διάρκειες δραστηριότητας Ηλεκτροστατικός ενεργοποιητής κλεισίματος κενού Απαλοιφή ποσοδεικτών Τύποι χωρίς ποσοδείκτες Mathematica Ben-Haim's info-gap (or information-gap) decision theory (IGDT) constitutes a very interesting and popular method for the study of problems in engineering and in many other scientific disciplines under severe uncertainty conditions. On the other hand, quantifier elimination constitutes an equally interesting approach implemented in some computer algebra systems and aiming at the transformation of quantified formulae (i.e. formulae including the universal and/or the existential quantifiers) to logically equivalent formulae but free from these quantifiers and the related quantified variables. Here we apply the method of quantifier elimination (by using its implementation in Mathematica) to the info-gap decision theory and we compute the related reliability regions and, next, the related robustness functions. The computation of the opportuneness (or opportunity) functions is also considered in brief. More explicitly, the four problems studied here concern: (i) the Hertzian contact of two isotropic elastic spheres, (ii) a spring with a linear stiffness but also with an uncertain cubic non-linearity in its stiffness, (iii) the robust reliability of a project with uncertain activity (task) durations and (iv) a gap-closing electrostatic actuator. In all these problems here under uncertainty conditions, the present results are seen to be in complete agreement with the results already derived for the same problems by Ben-Haim and his collaborators (who used appropriate more elementary methods) with respect to the robustness and/or opportuneness functions, but here the reliability regions are also directly computed. Moreover, the present approach permits the study of some difficult parametric cases (e.g. in the problem of the gap-closing electrostatic actuator with a non-linearity in its stiffness), where the help of a computer algebra system seems to be necessary. Η θεωρία αποφάσεων info-gap (ή πληροφοριακού κενού) του Ben-Haim (IGDT) αποτελεί μια πολύ ενδιαφέρουσα και δημοφιλή μέθοδο για τη μελέτη προβλημάτων στην επιστήμη του μηχανικού και σε πολλούς άλλους επιστημονικούς κλάδους υπό συνθήκες σοβαρής αβεβαιότητας. Από την άλλη πλευρά η απαλοιφή ποσοδεικτών αποτελεί μια εξίσου ενδιαφέρουσα μέθοδο υλοποιημένη σε μερικά συστήματα υπολογιστικής άλγεβρας που έχει σαν σκοπό το μετασχηματισμό τύπων με ποσοδείκτες (δηλαδή τύπων που περιλαμβάνουν τον καθολικό και/ή τον υπαρξιακό ποσοδείκτη) σε λογικά ισοδύναμους τύπους αλλά ελεύθερους από αυτούς τους ποσοδείκτες και τις σχετικές μεταβλητές με ποσοδείκτες. Εδώ εφαρμόζουμε τη μέθοδο της απαλοιφής ποσοδεικτών (χρησιμοποιώντας την υλοποίησή της στη Mathematica) στη θεωρία αποφάσεων info-gap και υπολογίζουμε τις σχετικές περιοχές αξιοπιστίας και στη συνέχεια τις σχετικές συναρτήσεις ανθεκτικότητας. Εξετάζεται επίσης εν συντομία ο υπολογισμός των συναρτήσεων επιτευξιμότητας (ή ευκαιρίας). Πιο συγκεκριμένα, τα τέσσερα προβλήματα που μελετώνται εδώ αφορούν: (i) στην επαφή τύπου Hertz δύο ισότροπων ελαστικών σφαιρών, (ii) σε ένα ελατήριο με γραμμική σταθερά αλλά και με μια αβέβαιη κυβική μη γραμμικότητα στη σταθερά του, (iii) στην ισχυρή αξιοπιστία ενός έργου με αβέβαιες διάρκειες δραστηριότητας (εργασιών) και (iv) σε έναν ηλεκτροστατικό ενεργοποιητή κλεισίματος κενού. Σε όλα αυτά τα προβλήματα εδώ κάτω από συνθήκες αβεβαιότητας διαπιστώνεται ότι τα παρόντα αποτελέσματα βρίσκονται σε πλήρη συμφωνία με τα αποτελέσματα που ήδη εξήχθησαν για τα ίδια προβλήματα από τον Ben-Haim και τους συνεργάτες του (που χρησιμοποίησαν κατάλληλες πιο στοιχειώδεις μεθόδους) σε σχέση με τις συναρτήσεις ανθεκτικότητας και/ή επιτευξιμότητας, αλλά εδώ υπολογίζονται επίσης άμεσα και οι περιοχές αξιοπιστίας. Επιπλέον, η παρούσα μέθοδος επιτρέπει τη μελέτη ορισμένων δύσκολων παραμετρικών περιπτώσεων (π.χ. στο πρόβλημα του ηλεκτροστατικού ενεργοποιητή κλεισίματος κενού με μη γραμμικότητα στη σταθερά του), όπου φαίνεται να είναι απαραίτητη η βοήθεια ενός συστήματος υπολογιστικής άλγεβρας. 2021-07-05T06:17:49Z 2021-07-05T06:17:49Z 2021-07-04 http://hdl.handle.net/10889/14899 en application/pdf Αυτο-έκδοση