İnsan santrifüj sistemler için yapay sinir ağları tabanlı açısal hızın hesaplanması
Calculating angular velocity for human centrifuge systems based on artificial neural networks
Yazar: YAKUP CENGİZ
Danışman: PROF. DR. ŞEREF SAĞIROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Yüksek performanslı askeri jetlerde, ani ve keskin dönüşler, acil durum manevraları, ani yükseliş ve alçalış neticesinde maruz kalınan yüksek merkezkaç kuvvetler, pilotun fizyolojik durumunu ve performansını önemli derecede etkilemektedir. Yüksek G kuvvetlerine maruz kalan pilotların hayatlarını korumak ve olası kaza sonucunda oluşabilecek maddi zararları engellemek için İnsan Santrifüj Sistemler geliştirilmiştir. Pilot eğitimlerinde kullanılan gerçek bir uçuş esnasında karşılaşılan kuvvetleri simüle etmek için hazırlanan G profillerinin başarılı bir şekilde çalıştırılması için açısal hızın hesaplanması gerekir. İnsan Santrifüj Sistem hareketi için gerekli olan açısal hız, azalan G komutları için hesaplanamamaktadır. Bu çalışmada, açısal hızın hesaplanması için kullanılan, dairesel hareket denklemlerinden elde edilen diferansiyel denklem, varlık ve teklik açısından incelenmiştir. Daha önce yapılan çalışmalarda kullanılan Runge-Kutta tabanlı nümerik yöntemler yerine, açısal hız dördüncü dereceden bir polinom denklem kurularak çözülmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada, açık çevrim G profilleri için Yapay Sinir ağları tabanlı bir matematiksel model önerilmiştir. Daha önce yapılan çalışmalarda azalan G komutlarına karşılık açısal hızın hesaplanması için önerilen algoritmanın eksiklikleri belirtilmiş ve eksiklerin giderilmesi için Radyal Tabanlı Fonksiyon Ağ modeli önerilmiştir. Radyal Tabanlı Fonksiyon Ağ modelini eğitmek ve test etmek amacıyla python dili kullanılarak basit bir G profil editör yazılmıştır. Çok Katmanlı Yapay Sinir Ağın eğitilmesi, test edilmesi ve açısal hızın hesaplanmasında kullanılan diğer yöntemlerle karşılaştırılması amacıyla C++ dili kullanılarak bir uygulama yazılmıştır. Elde edilen sonuçlar, açısal hız değerinin Yapay Sinir Ağ modeli kullanılarak açık çevrim G profilleri için çözülebileceğini göstermiştir.

Abstract:
In high-performance military aircraft, high centrifugal forces result in sharp turns and such emergency maneuvers significantly affect the pilot's physiological condition and performance. Human Centrifuge Systems have been developed to protect pilots exposed to high G forces and prevent material loss that result from possible accidents. To achieve G profiles prepared to generate artificial forces experienced during a real flight, it is necessary to calculate angular velocity. However, angular velocity, which is necessary for movement of Human Centrifuge System, can not be calculated for decreasing G commands. In this study, the differential equation obtained from the circular motion equations to calculate angular velocity is examined in terms of existence and uniqueness. Instead of using the Runge-Kutta based numerical methods used in the previous studies, a forth order polynomial equation established to solve angular velocity. In this study, a mathematical model based on Artificial Neural Networks for open loop G profiles is proposed. Lack of the algorithm used in the previous studies for the calculation of angular velocity is pointed out and Radial Based Function Network model is proposed to eliminate the deficiencies of the algorithm. A simple G profile editor was written using the python language to train and test Radial Basis Function Network used in this study. An application has been written using the C ++ language for the purpose of training, testing the Multi Layer Artificial Neural Network and comparing the model with other methods used in the calculation of angular velocity. The results obtained shows that angular velocity can be calculated by using an Artificial Neural Network model for open loop G profiles.