Accurate prediction of aerodynamic forces in real-time is crucial for autonomous navigation of unmanned aerial vehicles (UAVs). This paper presents a data-driven aerodynamic force prediction model based on a small number of pressure sensors located on the surface of UAV. The model is built on a linear term that can make a reasonably accurate prediction and a nonlinear correction for accuracy improvement. The linear term is based on a reduced basis reconstruction of the surface pressure distribution, where the basis is extracted from numerical simulation data and the basis coefficients are determined by solving linear pressure reconstruction equations at a set of sensor locations. Sensor placement is optimized using the discrete empirical interpolation method (DEIM). Aerodynamic forces are computed by integrating the reconstructed surface pressure distribution. The nonlinear term is an artificial neural network (NN) that is trained to bridge the gap between the ground truth and the DEIM prediction, especially in the scenario where the DEIM model is constructed from simulation data with limited fidelity. A large network is not necessary for accurate correction as the linear model already captures the main dynamics of the surface pressure field, thus yielding an efficient DEIM+NN aerodynamic force prediction model. The model is tested on numerical and experimental dynamic stall data of a 2D NACA0015 airfoil, and numerical simulation data of dynamic stall of a 3D drone. Numerical results demonstrate that the machine learning enhanced model can make fast and accurate predictions of aerodynamic forces using only a few pressure sensors, even for the NACA0015 case in which the simulations do not agree well with the wind tunnel experiments. Furthermore, the model is robust to noise.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
72+阅读 · 2022年6月28日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
164+阅读 · 2020年3月18日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
LibRec 精选:基于LSTM的序列推荐实现(PyTorch)
LibRec智能推荐
50+阅读 · 2018年8月27日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月2日
Arxiv
14+阅读 · 2019年9月11日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
LibRec 精选:推荐系统的论文与源码
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2018年11月29日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
LibRec 精选:基于LSTM的序列推荐实现(PyTorch)
LibRec智能推荐
50+阅读 · 2018年8月27日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员