Araştırma Makalesi

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

Cilt: 13 Sayı: 3 30 Eylül 2025
PDF İndir
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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  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

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Kontrol Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Mekatronik Sistemlerin Simülasyonu, Modellenmesi ve Programlanması, Otonom Araç Sistemleri, Sayısal Modelleme ve Mekanik Karakterizasyon

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

14 Ağustos 2025

Yayımlanma Tarihi

30 Eylül 2025

Gönderilme Tarihi

30 Haziran 2025

Kabul Tarihi

5 Ağustos 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 13 Sayı: 3

Kaynak Göster

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, ve 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 (01 Eylül 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 ve 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, c. 13, sy 3, ss. 1031–1045, Eyl. 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 (01 Eylül 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, ve 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, c. 13, sy 3, Eylül 2025, ss. 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. 01 Eylül 2025;13(3):1031-45. doi:10.29109/gujsc.1726037

                                     16168      16167     16166     21432        logo.png   


    e-ISSN:2147-9526