استفاده از شبکه عصبی در یافتن ضرایب هیدرودینامیکی یک سیستم خودگردان زیر آبی جهت مدل سازی شش درجه آزادی آن

برای شبیه سازی اجسام زیرآبی بایستی نیروها و گشتاورهای وارد به جسم از طرف آب یافته شوند. نیروها و گشتاورهای هیدرودینامیکی توابع غیرخطی از متغیرهای سیستم می باشند که با کمک ضرایب هیدرودینامیکی محاسبه می گردند. ضرایب هیدرودینامیکی بطور پیچیده ای با متغیرهای مختلف سیستم و از جمله متغیرهای کنترلی مرتبط می باشند. این ضرایب از طریق منحنی های نیمه تجربی ارائه شده در نرم افزاری به نام میسیل دت کام (Missile Datcom) برای رژیم های مختلف حرکت قابل محاسبه می باشند. هرچند که این نرم افزار برای موشک تهیه شده است اما این امکان وجود دارد که با توجه به شباهت زیاد نیروها در موشک با اجسام زیر آب با در نظر گرفتن عدد رینولدز و ماخ مربوطه، ضرایب را برای اینگونه اجسام نیز (البته با در نظر گرفتن جداگانه اثر جرم افزوده) بدست آورد. در این تحقیق وظیفه یافتن ضرایب به یک شبکه عصبی چند لایه پرسپترون با ساختار یک لایه میانی با 35 گره، 7 ورودی و 6 خروجی گذاشته شده است. آموزش و تست این شبکه نیز با استفاده از داده های گرفته شده از برنامه کامپیوتری میسیل دت کام انجام گرفته است. شبکه در مرحله آموزش از 3000 داده تولید شده بهره می جوید که با مطالعه شاخص خطای تعریف شده ثابت می گردد که مرحله آموزش با دقت مناسبی انجام پذیرفته است. با بررسی پاسخ شبکه به 100 داده مستقل تولید شده دیگر، مرحله تست نیز پشت سر گذارده می شود و در نهایت شبیه سازی نهایی با این روش با دقت خوبی انجام پذیرفته است. این شبیه سازی زمان بسیار کمتری نسبت به حالتی که از میسیل دت کام استفاده می گردد نیاز دارد. کاهش زمان شبیه سازی هنگامی که برای یک جسم خاص به بارها شبیه سازی نیاز باشد به صورت موثری مفید فایده واقع می گردد.

کلیدواژه ها:

سیستمهای خودگردان زیر آبی ، شبکه عصبی ، مدلسازی ، ضرایب هیدرودینامیکی ، میسیل دت کام