19714

۱۹۷۱۴

توسعه الگوريتم تخمين و شناسايي مشتقات هيدروديناميكي سامانه‌هاي زير سطحي خودكنترل

دكتري تخصصي

تبديل انرژي

۱۳۹۶

۱۳۹۶/۰۸/۲۹

دكتر نوروز محمد نوري

مكانيك

امروزه توسعه و به كار گيري وسايل زير سطحي خودكنترل به دليل كاهش هزينه، زمان و ريسك انجام ماموريت دريايي مورد توجه ويژه صنايع دريايي قرار دارد. محققين جهت طراحي و همچنين كنترل، ارزيابي و پيش‌بيني رفتار ديناميكي اين وسايل زير سطحي نيازمند مدلي ديناميكي از رفتار آن‌ها هستند. اين مدل ديناميكي پارامترهاي مجهولي دارد كه چگونگي ارتباط بين متغيرهاي رفتاري اين وسايل را بيان مي كنند و به عنوان مشتقات هيدروديناميكي شناخته مي شوند. در رساله حاضر الگوريتمي جهت تخمين مشتقات هيدروديناميكي وسيله زير سطحي خودكنترل با رهيافت شناسايي سيستم ارائه مي شود. فرآيند تخمين مشتقات هيدروديناميكي به كمك شناسايي سيستم از چند مرحله اساسي طراحي ورودي كنترلي، تحليل و سازگاري داده‌هاي اندازه گيري شده، تعيين ساختار مدل ديناميكي و تخمين پارامترهاي مدل ديناميكي تشكيل مي شود كه در رساله حاضر همه ي اين مراحل اساسي به همراه چالش هاي مرتبط با آن براي وسيله زير سطحي خودكنترل بررسي و راهكارهاي مناسب ارائه شده است. در رساله حاضر دو الگوريتم براي طراحي ورودي كنترلي براي زير سطحي خودكنترل به صورت بهينه و مقاوم ارائه شده است. هر دو الگوريتم توانايي مديريت قيود حاكم بر حركت وسيله زير سطحي را دارند. الگوريتم ژنتيك (GA) و الگوريتم انبوه ذرات (PSO) به ترتيب براي طراحي ورودي بهينه ومقاوم به كار گرفته شده اند. در اين الگوريتم ها، براي برقراري ارتباط بين ورودي‌ها و كيفيت تخمين مشتقات هيدروديناميكي تابعي از ماتريس اطلاعات به عنوان معيار طراحي انتخاب شده كه براي طراحي ورودي مقاوم از اصول بيزي نيز استفاده شده است. براي تعيين ساختار مدل از بستر رگرسيون خطي استفاده شده و به كمك متعامدسازي رگرسورهاي كانديد و استفاده از معيار PSE، الگوريتمي براي مشخص كردن ساختار مدل مناسب براي مدل ديناميكي وسيله زير سطحي خودكنترل ارائه شده است. همچنين در اين رساله دو تخمينگر حداقل مربعات و ماكزيمم احتمال وقوع براي تخمين مشتقات هيدروديناميكي وسيله زير سطحي خودكنترل استفاده شده است. هر دو تخمينگر به گونه اي مورد استفاده قرار گرفته‌اند، كه امكان تخمين همزمان همه‌ي مشتقات هيدروديناميكي جرم افزوده، استهلاكي و كنترلي براي مدل شش درجه آزادي همبسته غير خطي فراهم آمده است. جهت بهبود توانايي حداقل مربعات در مديريت هم خطي داده‌ها و تخمين مناسب مشتقات هيدروديناميكي از تفكيك به مقادير منفرد (SVD) استفاده شده است. همچنين رهيافتي براي تخمين مشتقات هيدروديناميكي در شرايط عدم دسترسي به مولفه هاي سرعت خطي توسط ماكزيمم احتمال وقوع ارائه شده است. در اين رهيافت به جاي استفاده از مدل ديناميكي حاوي مشقات هيدروديناميكي به عنوان معادلات حالت، از اين معادلات به عنوان معادلات خروجي (مشاهده گر) استفاده شده است. همچنين رساله حاضر ابزار لازم براي حذف خطاي سيستماتيك و تصادفي از داده‌هاي اندازه‌گيري شده از وسيله زير سطحي خودكنترل را معرفي مي‌كند.

1397/08/18

11/20/2019 12:00:00 AM