Ученые разработали методику, позволяющую смягчить воздействие турбулентности на динамические конструкции и транспортные средства, в частности на беспилотные летательные аппараты (БПЛА).
Турбулентность — это название изменений давления воздуха, которые приводят к тряске самолета. Это наиболее заметно, когда самолет трясется, проходя через изменения давления воздуха в середине полета.
Исследование, результаты которого опубликованы в журнале NPJ Robotics, описывает, как ученые могут разработать технику управления для самолетов. Для этого необходимо использовать систему искусственного интеллекта (ИИ) под названием FALCON для автоматической корректировки полета с учетом турбулентности.
Обучение с подкреплением — метод обучения ИИ — ранее использовалось для разработки систем управления с дополнением ИИ, но только для конкретных условий или транспортных средств. FALCON, напротив, был обучен понимать глубинные принципы, вызывающие турбулентность, чтобы адаптироваться к любым условиям.
В основе FALCON лежат методы Фурье, которые используют сложные синусоидальные волны для представления данных. Исследователи обнаружили, что представление ветра в цифровом виде в виде периодических волн является эффективным средством моделирования турбулентности, так как прилив и отлив ветра и его воздействие естественным образом следуют волновой модели.
Ученые протестировали новую систему на основе ИИ в аэродинамической трубе в Калифорнийском технологическом институте.
Было установлено, что после девяти минут обучения, в течение которых FALCON постоянно пытался адаптироваться к изменяющейся турбулентности и сообщал результаты, ИИ смог поддерживать устойчивость аэродинамического крыла в аэродинамической трубе.
«Испытания в аэродинамической трубе, проведенные в Калифорнийском технологическом институте, показали, что FALCON может обучаться в течение нескольких минут, что указывает на возможность его масштабирования на более крупные самолеты, — отмечают ученые. — Тем не менее, реальные проблемы остаются, в частности, быстрая адаптация к разнообразным и непредсказуемым условиям и проверка эффективности при различных конфигурациях БПЛА и ветровой обстановке».