Research Article

Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması

Volume: 13 Number: 3 September 30, 2025
TR EN

Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması

Abstract

Otonom Sualtı Araçları (AUV’ler), sualtı keşfi, bilimsel araştırmalar ve açık deniz operasyonlarında hayati bir rol oynamaktadır. Ancak, yüzeye yakın sığ derinliklerde dalga kaynaklı bozucu etkiler nedeniyle hız kararlılığı bozulabilmektedir. Bu çalışma, karmaşık hidrodinamik modelleme veya sistem tanımlamasına ihtiyaç duymayan veri odaklı bir kontrol çerçevesi önermektedir. Dalga etkilerini içeren simülasyon verileriyle eğitilen Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) tabanlı Tekrarlayan Sinir Ağı (RNN), AUV’nin hız tepkilerini tahmin etmektedir. Bu tahminler, harici bozucuları telafi eden optimal kontrol sinyalleri üretmek amacıyla Model Öngörülü Kontrol (MPC) yapısı içinde kullanılmaktadır. Yöntem, giriş–çıkış verilerinden sistemin doğrusal olmayan dinamiklerini ve çevresel etkileşimleri öğrenerek kontrol tasarımını sadeleştirirken öğrenilmiş deniz koşulları altında kararlılık sağlamaktadır. Simülasyonlar, LSTM-MPC çerçevesinin düşük izleme hataları sağladığını göstermektedir. Kontrol çerçevesi öğrenilmiş dalga koşullarında başarılı performans sergilerken, LSTM-MPC daha dinamik deniz durumlarına karşı da uyum yeteneği göstermektedir. Bu bulgular, yüzeye yakın AUV operasyonları için öğrenmeye dayalı öngörülü kontrol stratejilerinin potansiyelini vurgulamaktadır. Gelecek çalışmalarda, gerçek zamanlı uyum sağlamak için çevrimiçi öğrenmenin entegrasyonu ve önerilen yöntem performansının kontrollü bir dalga havuzunda deneysel olarak doğrulanması hedeflenmektedir.

Keywords

References

  1. Fossen, T.I. Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control; John Wiley & Sons: Chichester, İngiltere, 2011; pp. 1–227, 417–451. https://doi.org/10.1002/9781119994138
  2. Giorgi, G.; Ringwood, J.V. Analytical Formulation of Nonlinear Froude-Krylov Forces for Surging-Heaving-Pitching Point Absorbers. In Proceedings of the ASME 37th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering (OMAE 2018), Madrid, İspanya, 17–22 Haziran 2018. https://doi.org/10.1115/OMAE2018-77072
  3. Guerinel, M.; Alves, M.; Sarmento, A. Nonlinear Modelling of the Dynamics of a Free Floating Body. In Proceedings of the 9th European Wave and Tidal Energy Conference (EWTEC), Southampton, İngiltere, 5–9 Eylül 2011.
  4. Newman, J.N. Marine Hydrodynamics, 40th ed.; MIT Press: London, İngiltere, 2017; pp. 247–340.
  5. Sarpkaya, T. Wave Forces on Offshore Structures; Cambridge University Press: Cambridge, İngiltere, 2010; pp. 109–171.
  6. Park, J.; Kim, N.; Yoon, H.K.; Cho, H. Adaptive Depth Controller Design for a Submerged Body Moving Near Free Surface. Appl. Ocean Res. 2016, 58, 83–94. https://doi.org/10.1016/j.apor.2016.04.001
  7. Zarzycki, K.; Ławryńczuk, M. Advanced Predictive Control for GRU and LSTM Networks. Inf. Sci. 2022, 616, 229–254. https://doi.org/10.1016/j.ins.2022.10.078
  8. Ławryńczuk, M.; Zarzycki, K. LSTM and GRU Type Recurrent Neural Networks in Model Predictive Control: A Review. Neurocomputing 2025, 632, 129712. https://doi.org/10.1016/j.neucom.2025.129712

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Control Engineering, Mechatronics Engineering, Simulation, Modelling, and Programming of Mechatronics Systems, Autonomous Vehicle Systems, Numerical Modelling and Mechanical Characterisation

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

August 14, 2025

Publication Date

September 30, 2025

Submission Date

June 30, 2025

Acceptance Date

August 5, 2025

Published in Issue

Year 2025 Volume: 13 Number: 3

APA
Önal, A., & Şamiloğlu, A. T. (2025). Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji, 13(3), 1031-1045. https://doi.org/10.29109/gujsc.1726037
AMA
1.Önal A, Şamiloğlu AT. Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması. GUJS Part C. 2025;13(3):1031-1045. doi:10.29109/gujsc.1726037
Chicago
Önal, Ahmetcan, and Andaç Töre Şamiloğlu. 2025. “Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) Ile Sağlanması”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji 13 (3): 1031-45. https://doi.org/10.29109/gujsc.1726037.
EndNote
Önal A, Şamiloğlu AT (September 1, 2025) Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 13 3 1031–1045.
IEEE
[1]A. Önal and A. T. Şamiloğlu, “Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması”, GUJS Part C, vol. 13, no. 3, pp. 1031–1045, Sept. 2025, doi: 10.29109/gujsc.1726037.
ISNAD
Önal, Ahmetcan - Şamiloğlu, Andaç Töre. “Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) Ile Sağlanması”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 13/3 (September 1, 2025): 1031-1045. https://doi.org/10.29109/gujsc.1726037.
JAMA
1.Önal A, Şamiloğlu AT. Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması. GUJS Part C. 2025;13:1031–1045.
MLA
Önal, Ahmetcan, and Andaç Töre Şamiloğlu. “Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) Ile Sağlanması”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji, vol. 13, no. 3, Sept. 2025, pp. 1031-45, doi:10.29109/gujsc.1726037.
Vancouver
1.Ahmetcan Önal, Andaç Töre Şamiloğlu. Yüzey Dalgası Kaynaklı Bozucu Etkiler Altında Otonom Sualtı Araçlarının (AUVs) Hız Kararlılığının Uzun Kısa Süreli Bellek (LSTM) Tabanlı Model Öngörülü Kontrol (MPC) ile Sağlanması. GUJS Part C. 2025 Sep. 1;13(3):1031-45. doi:10.29109/gujsc.1726037

                                TRINDEX     16167        16166    21432    logo.png

      

    e-ISSN:2147-9526