Akıllı Sistem Kontrol Mimarileri
Merhaba arkadaşlar,
Bugün İnsansız Hava araçlarında bulunan diğer akıllı sistem kontrol mimarilerini inceleyeceğiz.
1. Hiyerarşik Yapı Altında Sinirsel Bulanık Mantık Denetim Yöntemi
Hiyerarşik katmanlı yapılarda, kontrol katmanında klasik denetleyici yerine sinirsel bulanık mantık tabanlı akıllı denetleyicilerin kullanılması sistem performansını artırmaktadır. Sinirsel bulanık mantık yöntemiyle, bulanık denetim sistemlerine sinir ağlarının öğrenme ve hesaplama gücü verilebilirken, sinir ağlarına da bulanık denetimin insan gibi karar verme ve uzman bilgisi sağlama yeteneği kazandırılmaktadır. Böyle bir sistem Pekin Teknoloji Üniversitesinde geliştirilmiştir. Bu sistem hiyerarşik yapı altında sinirsel bulanık (neuro-fuzzy) denetleyici kullanarak dayanıklı uyarlamalı denetimi (robust adaptive control) temin etmektedir. Diğer sistemler gibi, bu sistem de üç katmanlı yapıya sahiptir. En üst katman, görev planlaması yapmakta ve ara noktaları (waypoint) oluşturmaktadır. Orta katman üst katmanın geliştirdiği plana ve ara noktalara uygun uçuş yolu oluşturmakta ve uçağın bu yolu kusursuzca takip edebilmesi için alt katman denetleyicisine iletmektedir. Alt katman ise sinir ağları ve bulanık mantık sistemi özelliklerini kendinde bulunduran sinirsel bulanık denetleyicini bulundurur. Sinirsel bulanık denetleyici, uçağın orta katmanın oluşturduğu yolda sabit tutunabilmesini sağlar ve uçağın çevrede oluşan değişikliklere uygun tepkiler vermesini temin eder .
2. Technologies for Reliable Autonomous Control (TRAC)
TRAC, Amerika Birleşik Devletlerinin Savunma Bakanlığı’nın askeri yeni teknolojiler geliştirilmesinden sorumlu bölümü olan DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) tarafından desteklenen bir projedir. Bu projenin amacı çok çeşitli görev kapasitesine sahip, güvenli ve emniyetli uçuşu temin edebilen ve her türlü araç ve görev ortamı değişikliklerine kolayca uyum sağlayabilen insansız hava aracı kontrol sistemi üretmektir.
TRAC sistemi mimarisi birkaç ileri düzey bileşenden oluşur. TRAC mimarisi fonksiyonları işlenmemiş verilerin toplanması, veri soyutlaması (BEAM, SHINE), karar verme ve plan yapma (CLEaR) ve uygulama (ACE) olarak özetlenebilir. BEAM (Beacon-based Exception Analysis for Maintenance) uçuş verilerini izler ve bir yanlışlık varsa hataları ayırır ve karakterize eder. SHINE (Spacecraft Health Inference Engine) BEAM le beraber hata bulma ve gelecekte olabilecek hataları saptamakta kullanılır. CLEaR (Closed Loop Execution and Recovery) yüksek düzeyde görev planını yönetir ve görevi başarıyla sonuçlandırmak için uçağa ardışık komutlar oluşturur. Bu bileşen aynı zamanda, görevin nasıl uygulandığını izler, gerektiğinde görev planında değişiklikler yapar. ACE (Autonomous Command Executive), CLEaR kontrolünde CLEaR tarafından oluşturulan görev planı elemanlarını denetler. Ayrıca, planlama sisteminde bir sorun olduğunda ani tepkiler üreterek ve emniyetli moda geçerek aracı yönetebilme yeteneği vardır. Bu bileşenler arasında bağlantı bütün verilerin tutulduğu ve senkronize edildiği bölüm olan etkin durum önbelleği (active state cache) yardımıyla yapılır .
3 Open Control Platform (OCP)
OCP Georgia Teknik Üniversitesi ve Boeing şirketi tarafından geliştirilmiş otonom uçak mimarisidir. NASA Apex mimarisine benzer üç katmanlı yapıya sahiptir. Üst katman, veri yönetimi, olay algılama ve durum farkındalığı gibi denetleme görevlerinden sorumludur. Orta katman uçuş modu değişmesinin kontrolünden sorumluyken, alt katman uçuş yolu takibinden sorumludur. Katmanlararası iç haberleşme CORBA yazılımı yardımıyla yapılır. CORBA yazılımının kullanılması mimarinin dağıtık ağ gibi çalışmasına ve farklı bileşenlerin farklı dillerde programlanmasına olanak tanır .
4 Sistem Mimarilerinin Karşılaştırılması
İnsansız hava araçlarında kullanılan otonom kontrol mimarilerinin incelenmesi sonucu, mimarilerin hiyerarşik katmanlı bir yapıda olduğunu görülmektedir. Sistem mimarilerinin birçoğu melez robot mimarisi şeklindedir. Üst katman planlamadan, orta katman plana uygun hareketlerin oluşturulmasından, alt katman ise hareketlerin uygulanmasından sorumludur. Bu yapı genelde yavaş çalışan planlama işlemini, çok hızlı çalışması gerekli olan kontrol işlemlerinden ayırmak için kullanılır. Ayrıca, böyle bir yapının kullanılması karmaşıklığı azaltır ve yazılıma gelecekte ek özellikler eklenerek modifikasyonlar yapılmasını kolaylaştırır. Bununla birlikte, bu yapı altında klasik denetleyici yerine akıllı denetleyicilerin kullanılması sistem performansını da artırabilir.
OHP ile WITAS İHA sistemini karşılaştırdığımız zaman sistemler arasında bazı farklılıkların olduğu görülmektedir. OHP sisteminde WITAS’dan farklı olarak, sistemin sağlık durumunu denetleyen ayrı bir yazılım vardır. Bu yazılım sayesinde, sistem denetlenir ve Apex tepkisel planlayıcıya sistem durum bilgisi verilir. WITAS sisteminde ise sistemin sağlık denetimini yapan böyle bir yazılım yoktur. Bununla birlikte, OHP sisteminde bileşenler arasında haberleşme, proje kapsamında geliştirilmiş yazılım olan DOMS yardımıyla sağlanır. Bu yazılım yayımla-abone ol mesaj iletim yöntemini kullanmaktadır. WITAS sisteminde bileşenler arasında bağlantı CORBA yazılımı yardımıyla yapılır. DOMS’dan farklı olarak, bu yazılım bileşenler arasında istemci-sunucu ilişkilerini kurar ve olay kanalları yardımıyla bileşenlerin haberleşmesini sağlar.
Otonom insansız hava araçları ile ilgili yazı dizimizin sonuna gelmiş bulunmaktayız. Umarım faydalı olmuştur.
Süleyman Süleymanov arkadaşımıza katkılarından dolayı teşekkür ederiz.