Vibration control of thin structures using a reinforcement learning approach
İnce yapıların güçlendirilmiş öğrenme yaklaşımıyla titreşim kontrolü
- Tez No: 833496
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ, DR. IPAR FERHAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
İnce yapılarda titreşim kontrolü, mühendislik ve robotik alanlarında çok sayıda pratik uygulaması olan önemli bir araştırma konusudur. İnce yapıların, uzay araçlarının alt sistemleri olan güneş yelkenleri, uzay yansıtıcıları ve uydu antenleri gibi bileşenlerde kullanılmaya devam edilmesiyle birlikte, etkili ve gürbüz titreşim kontrol yöntemlerine olan ilgi giderek artmaktadır. Bu tez, basit-basit sınır koşullarına sahip ince kirişlerdeki titreşimin sönümlenmesi için, bir kontrol türü olan Pekiştirmeli Öğrenme (PÖ) yönteminin uygulanmasına ilişkin kapsamlı bir çalışma sunmaktadır. Bu araştırmanın öncelikli odak noktası, ince yapıların titreşim kontrolü alanına yeni bir bakış açısıyle katkıda bulunmaktı. Bu amaçla, basit-basit sınır koşullarına sahip ince kirişlerde titreşim kontrolünü sağlamak için yeni bir yaklaşım tanıtılmıştır. Parametre belirsizliklerini ve değişken dış etkenleri güçlü bir şekilde kontol edebilmek için gürbüz PÖ kontolörü geliştirildi. Bu çalışmada belirsiz ve değişken değerler, sistemin doğal frekansının değişmesi ve ortamdaki başlangıç yerdeğiştirme değerleri olarak modellendi. Bu tür belirsizliklerin dahil edilmesiyle, bu araştırma, parametre belirsizliliklerinin ince kirişlerin titreşim kontrolü için geliştirilen PÖ kontrolörünün performansı üzerindeki etkisini gösteren ilk çalışmalardan biri olmaktadır. Bu tarz yapılar için en uygun PÖ yaklaaşımını belirlemek amacıyla, sabit-sabit sınır koşullu ince bir kirişin titreşimini sönümlemek için geliştirilen politika-içi ve politika-dışı PÖ algoritmaların öğrenme ve kontrol performansları gözden geçirilmiş, değerlendirilmiş ve tartışılmıştır. İki farklı ödüllendirme fonksiyon şeması uygulanarak detaylı bir karşılaştırmalı çalışma yapılmış ve her ikisinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve tartışılmıştır. İki farklı ödül şemasına göre geliştirilen kontrolörler performans açısından ciddi farklar göstermekte ve PÖ kontrolör geliştirme sürecinin önemini pekiştirmektedir.Belirsizlik modelinin basit olmasına rağmen, sonuçlar geliştirilen PÖ kontrolörünün değişen sistem parametreleri ve çeşitli başlangıç uyarımlarının üstesinden gelebildiğini göstermektedir. Farklı dinamiklere sahip ortamlarda eğitilmiş ajanlar için kiriş sistemi titreşiminin kontrollü tepkisi de PÖ kontrolörü kullanımının başarısını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Vibration control in thin structures is an important research topic with numerous practical applications in engineering and robotics. With the continued use of thin structures for space applications like solar sails, space reflectors, and satellite antennas, there is an ever-growing interest in effective and robust vibration suppression methods. This thesis presents a comprehensive study into the application of Reinforcement Learning (RL) as a control approach to suppress the vibration in thin beams with pinned-pinned boundary conditions. The primary focus of this research is to contribute a novel insight into the field of vibration control for thin structures. With this goal in mind, a novel approach for vibration control in thin beams with pinned supports is introduced. A robust RL controller is developed to effectively handle parameter uncertainties and varying external disturbances. In this case, they are modeled as varying natural frequency and initial displacements of the the beam-actuator environment, respectively. By incorporating these uncertainties, the research offers one of the earliest illustrations of the impact of parameter uncertainty on the performance of an RL controller for vibration control in thin beams. The learning and control performance of off-policy and on-policy RL algorithms for vibration control in thin pinned-pinned beams is evaluated, reviewed, and discussed with an aim to identify the most suitable RL approach for effectively suppressing vibrations in such structures. A detailed comparative study is provided on the reward-shaping process of the problem by two different reward function schemes being implemented, and the results obtained from both are compared and discussed. The controllers developed from the different reward schemes illustrate a significant difference in their performance and reinforce the importance of the process in the RL controller development process. Despite the simple uncertainty model, the results indicate that the developed RL controller can cope with changing system parameters and varying initial excitations. The controlled response of the beam system vibration for agents that were trained in environments with different dynamics also indicates the success of the RL controller application.
Benzer Tezler
- Deprem kuvvetlerine karşı betonarme perdelerin davranışı ve boyutlandırılması
The Behaviour and design of reinforced concrete structural walls for earthquake resistance
YILDIR AKKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ CELEP
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Dynamic analysis of adaptive aircraft wings modelled as thin-walled composite beams
İnce cidarlı kompozit kiriş olarak modellenmiş uyarlanabilir uçak kanatlarının dinamik analizi
KAAN YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Piezoelektrik sensör ve eyleyici entegre edilmiş akıllı kiriş ve plakaların aktif titreşim kontrolü, statik ve dinamik analizi
Active vibration control, static and dynamic analysis of smart beam and plates integrated with piezoelectric sensor and actuator
KERİM GÖKHAN AKTAŞ
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL ESEN