کنترل حلقه بسته بهینه جدایش جریان پله با بهره‌گیری از برنامه‌نویسی ژنتیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هوافضا، امیرکبیر، تهران، ایران

2 دانشکده هوافضا، دانشگاه امیرکبیر، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش، روش نوین و بدون نیاز به مدل‌سازی و مبتنی بر یادگیری ماشین برای کنترل حلقه بسته جدایش پشت پله معرفی شده است. هدف اصلی این مطالعه، کاهش محدوده جریان بازگشتی پشت پله در عدد رینولدز 1350 است که توسط یک شکاف جت اینکار انجام می‌شود. در این مطالعه برپایه گسسته‌سازی حجم محدود، جریان به صورت پایا و دو بعدی شبیه‌سازی گردید. قوانین کنترل بازخوردی بر پایه یک تابع هزینه که شامل مساحت جریان بازگشتی و هزینه‌های مربوط به تزریق است، بهینه‌سازی شده‌اند. این فرآیند بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم‌های برنامه‌نویسی ژنتیکی صورت گرفته است. از برنامه‌نویسی ژنتیکی که مبتنی بر ساختار درخت است جهت ساخت انواع توابع مدل تزریق و ایجاد کنترل حلقه بسته سیستم استفاده شد. پس از گذشت 8 نسل با 500 نمونه در هر نسل، الگوریتم به یک قانون بازخوردی می‌رسد که قادر است محدوده جریان بازگشتی را تا 60% کاهش دهد. این سیستم کنترلی مبتنی بر یادگیری ماشین با بهترین تزریقگر حلقه باز که مبتنی بر پاشش با فرکانس کلوین-هلمهولتز است، مقایسه شد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimal Closed-Loop Control of Step Flow Separation Using Genetic Programming

نویسندگان [English]

  • siroos kasmaiee 1
  • Mehran Tadjfar 2
  • saman kasmaiee 3
1 Aerospace department. AmirKabir university. Tehran.Iran
2 Aerospace engineering department, AmirKabir university. Tehran. Iran
3 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, novel model-free method based on machine learning for closed-loop control of flow separation behind a step is introduced. The primary goal of this study is to reduce the recirculation zone behind the step at a Reynolds number of 1350, which is achieved by a jet slot. In this study, the flow was simulated as steady and two-dimensional based on finite volume discretization. Feedback control rules have been optimized based on a cost function that includes the area of the recirculation flow and the costs associated with the injection. This optimization process was carried out using genetic programming algorithms. A tree-based genetic programming was used to construct various injection model functions and create a closed-loop control system. After evolving through 8 generations with 500 samples in each generation, the algorithm arrives at a feedback rule capable of reducing the recirculation flow area by up to 60%. This machine learning-based control system was compared with the best open-loop jet based on Kelvin-Helmholtz frequency pulsation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow control
  • Genetic programming
  • Numerical simulation
  • Machine learning
  • Computational fluid mechanics
CAPTCHA Image