جلسه دفاع پیشنهادیه رساله دکتری (خانم مائده واحدی)
موضوع: بررسی تحلیلی و تجربی به کارگیری روش های هوش مصنوعی در هدایت و کنترل کایت انرژی
نام دانشجو: مائده واحدی
استادان راهنما: دکتر سعید بهبهانی
استادان داور: دکتر مهدی نیلی، دکتر ایمان ایزدی، دکتر حسین بلاغی
چکیده
با افزایش تقاضا برای منابع انرژی پاک و لزوم استفاده از انرژی های تجدیدپذیر، بهره برداری از توان باد با استفاده از فناوری های نوین مانند کایت انرژی به یکی از موضوعات مورد توجه تبدیل شده است. کایت انرژی به عنوان یک فناوری نوظهور، توانایی استخراج انرژی باد در ارتفاعات عملیاتی بالاتر از توربین های بادی را دارد، جایی که سرعت و پایداری باد بیشتر است. استمرار پرواز ایمن و پایدار کایت و تولید انرژی در سطح قابل رقابت با سایر منابع تامین انرژی پاک نیازهای اصلی فراروی این تکنولوژی نوین هستند. یکی از چالش‌های اصلی در این سیستم ها، کنترل دقیق و پایدار کایت ها در برابر ناپایداری های جوی و تغییرات سریع شرایط محیطی می باشد. علاوه بر این برای افزایش بازده انرژی نیاز به پرواز تجمعی کایت ها با هماهنگی و آرایش خاص است. این پژوهش به بررسی جامع کاربرد هوش مصنوعی در کنترل کایت های انرژی پرداخته و ضرورت بهره‌گیری از الگوریتم های هوشمند برای حل مسائل مرتبط با پایداری، دینامیک غیرخطی و بازدهی سیستم را مورد تحلیل قرار می‌دهد. همچنین، به چالش‌های پیاده سازی عملی خواهد پرداخت. نتایج این تحقیق می‌تواند مسیر روشنی برای بهبود عملکرد سیستم های کایت انرژی ارائه دهد. برای نیل به اهداف این پژوهش، ابتدا به مدلسازی و شبیه سازی شش درجه آزادی و کنترل فضای حالت کایت مقید به کابل با لحاظ کردن تغییرات ضرایب نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی در حین پرواز پرداخته خواهد شد. با توجه به اینکه کایت موتور محرک ندارد و عملا بقای پرواز خود را باید با نیروی باد تامین کند، به مساله کم عملگر بودن سیستم و نحوه تخصیص نیروی کنترلی مورد نیاز به نیروهای باد و کابل پرداخته خواهد شد. با ایجاد ارتباط بین شبیه ساز دینامیکی و تحلیل آیرودینامیکی، ساختار و هندسه مناسبی برای کایت طراحی خواهد شد و پس از اطمینان از پایداری و کنترل مناسب، فرآیند ساخت آن آغاز خواهد شد. برای طراحی بهینه مسیر پروازی و هدایت بهینه کایت بر مسیر طراحی شده، از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. در ادامه، استفاده از هوش مصنوعی و روش‌های پیشرفته یادگیری ماشین، به‌ویژه یادگیری تقویتی عمیق، به‌عنوان یک راهکار کارآمد برای کنترل و بهینه سازی عملکرد کایت انرژی استفاده می شود. هوش مصنوعی می‌تواند رفتار دینامیکی غیرخطی و پیچیده کایت را آموزش دیده و طراحی مسیر، هدایت و کنترل سیستم را با در نظر گرفتن شرایط محیطی نامعین و متغیر به دست گرفته و با ارائه الگوهای پروازی مناسب بهره وری انرژی را افزایش دهد.
کلمات کلیدی
انرژی باد هوابرد، کایت انرژی، هوش مصنوعی ، مدلسازی شش درجه آزاد، تحلیل آیرودینامیکی ، کنترل، هدایت ، الگوریتم ژنتیک ، یادگیری ماشین، یادگیری تقویتی عمیق