Προχωρημένη Δυναμική- Διαγνωστική Πολύπλοκων Μηχανολογικών Συστημάτων με Εφαρμογές Μηχανικής Μάθησης στη Διάγνωση Βλαβών Τεχνολογικών Ναυτικών Συστημάτων

Ομάδα μαθημάτων Γ, Ωρες 4 , 9^ο  Εξάμηνο

1-Εισαγωγή: Περίηγηση τεχνολογίων μηχανημάτων μετάδοσης κίνησης-ενέργειας  στη Ναυπηγική και Αεροναυπηγική επιστήμη-τεχνολογία. Κινητήρες ως πολύπλοκα μηχανολογικά συστήματα. Βιομηχανικοί μηχανισμοί μετάδοσης κίνησης: Εμβόλο-Διωστήρας-Σφόνδυλος, έλικοφόρος άξονας, μειωτήρας στροφών, συμπλέκτης και πέδη. Παράγοντες εξέλιξης ιστορικών απλών μηχανών. Περίηγηση τεχνολογίας ρομποτικών οντοντήτων και οχημάτων. Προχωρημένα μηχανήματα μετάδοσης κίνησης-πρόωσης. Γενικεύσεις. 2-Αναλυτική δυναμική μηχανισμών: Χωρική δίαταξη έκκεντρων μαζών και έκκεντρων ροτόρων. Γεωμετρική πολυπλοκότητα και μη γραμμικότητα. Σύνδεσμοι ως κινηματικοί περιορισμοί. Δύναμη αδράνειας-κινητική ενέργεια. Δύναμη-συνάρτηση έργου. Ουσιαστικοί Βαθμοί ελευθερίας. Δυνατές μετατόπισεις-Αρχή των Δυνατών Έργων. Φυσικές ποσότητες  Lagrangian και Hamiltonian. Περιορισμοί-επαυξημένη Lagrangian-πολλαπλασιαστές Lagrange. Εξισώσεις κίνησης Euler-Lagrange. Περιορισμένα διπλά κσι τριπλά εκκρεμή: (1)  Έμβολο-Διωστήρας-Σφόνδυλος (ΕΔΣ) και (2) Αντίθετα Έμβολα-Διωστήρες-Σφόνδυλος (ΑΕΔΣ). Μη γραμμικές εξισώσεις κίνησης (Euler-Lagrange). Ισχυρά μη γραμμικοί ρότορες. Απόκριση-συντονισμός σε περιοδική ακολουθία παλμών δύναμης. Υπολογισμός παραγώμενης ισχύος μηχανισμού. Γενικεύσεις. 3-Αναλυτική δυναμική συστημάτων μηχανισμών: Χωρικές διατάξεις (όχθες) μηχανισμών μετάδοσης κίνησης τύπου (ΕΔΣ) και (ΑΕΔΣ). Στροφαλοφόρος άξονας. Έδρανα στήριξης-αδρανειακές δυνάμεις και ροπές. Βελτιστοποίηση διατάξεων. Εξίσωση κίνησης (Euler-Lagrange) κινητήρα. Απόκριση-συντονισμός  σε περιοδική ακολουθία παλμών δύναμης. Άξονας camshaft. Βιομηχανικοί πολυκύλινδροι κινητήρες. Ο ρόλος του κινητήρα με Αντίθετα Έμβολα στις προχωρημένες τεχνολογίες πρόωσης. Γενικεύσεις. 4-Ταλαντώσεις  Πολύπλοκων Συστημάτων:  Φυσικές ταλαντώσεις στοιχειωδών πολύπλοκων συστημάτων: (1) Δίσκοι-ελαστικός άξονας-Δίσκοι,  (2) Μάζες-ελαστική ράβδος-Μάζες, (3) Μάζες-ελαστική δοκός-Μάζες, (4) Δίσκοι-ελαστικός στροφαλοφόρος  άξονας-Δίσκοι, (5) Διατάξεις συζευγμένων κινητήρων-ελικοφόρων άξόνων-μειωτήρων-συμπλεκτών-πέδης-περιφεριακών βοηθητικών ενεργειακών  συστημάτων (Euler-Lagrange). Γενικεύσεις.

5-Φυσική Συντονισμού: Εξαναγκασμένος ταλαντωτής στρέψης. Δυναμική συντονισμού και μη αναστρέψιμη ροή ενέργειας. Συντονισμός σε μη γραμμικούς ταλαντωτές. Κατηγορίες μη γραμμικών συντονισμών-διακλαδώσεις. Υπό και υπέρ αρμονικοί συντονισμοί. Φυσική πολυπλοκότητα συνδιαστικών συντονισμών-μη γραμμικότητα. Συντονισμοί σε εργαστηριακή ελαστική δοκό σε αλληλεπίδραση με ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. 6-Παθητικός Έλεγχος Ταλαντώσεων-Κυμάτων: Μοντελοποίηση εδράσεων-απομόνωση κραδασμών  μηχανημάτων-κατασκευής. Αντικραδασμικοί γραμμικοί ταλαντωτές. Μη γραμμικοί ταλαντωτές στη μηχανολογία. Διακλαδώσεις, μη γραμμικοί συντονισμοί, χάος, πολυπλοκότητα. Μη γραμμικοί ταλαντωτές με πολλαπλές καταστάσεις στατικής ισορροπίας η χαοτικών ελκυστών-διάχυση συντονισμού. Μη Γραμμικοποίηση συστήματος. Μη Αναστρέψιμη ροή μηχανικής ενέργειας. Εργαστηριακή επίδειξη. Γενικεύσεις. 7-Mετασχηματισμοί: Μετασχηματισμός Fourier. Υπολογιστικός αλγόριθμος Fast Fourier Transform (FFT). Μετασχηματισμός Wavelets. Υπολογιστικοί αλγόριθμοι Wavelets. Αποσυνθέση φυσικών τρόπων ταλάντωσης. Βέλτιστος μετασχηματισμός Ορθοκανονικών Αποσυνθέσεων-Προβολών. Experimental Modal analysis (EMA). Operational Modal Analysis (OMA). 8-Επιστήμη Δεδομένων:  Μαθηματική-γεωμετρικη δομή συνόλου δεδομένων (νέφος). Γεωμετρική φασματική ανάλυση νέφους. Ένωση-τομή-επαύξηση-φωλίαση νεφών. Κλασσική διαγνωστική βλαβών. Προχωρημένη διαγνωστική βλαβών. Εφαρμογή-ανάλυση σε πειραματικά δεδομένα.

9-Μηχανική Μάθηση: Πειραματική-εμπειρική-θεωρητική μηχανική. Βάσεις και ανάγλυφα ψηφιακών δεδομένων. Εμπειρές και βιολογική  μάθηση. Από την βιολογική στη μηχανική μάθηση. Κατηγορίες μηχανικής μάθησης. Βασικοί αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης. Υπολογισμοί με νευρανικά δίκτυα. Εκπαίδευση-δοκιμή-πρόβλεψη νευρωνικών δικτύων. Αρχιτεκτονική του συνελικτικού νευρωνικού  δικτύου AlexNet. Εξέλιξη  κλασσικής μηχανικής με συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα για βαθεία μάθηση. 10-Γενικεύσεις: Μηχανική μάθηση φυσικής μηχανολογικών συστημάτων μετάδοσης κίνησης και αλληλεπίδραση με το περιβάλλον. 11-Τεχνολογικά Ναυτικά Συστήματα: Αστάθειες σε ναυτικές μηχανές μεταφοράς φορτίου (γερανοί). Έγκαιρη δίαγνωση βλαβών σε μηχανές ανανεώσιμης ενέργειας (ανεμογεννήτριες). Η προoπτική της Τεχνητής Νοημοσύνης. Γενικεύσεις.

Διδάσκων, Ιωάννης Γεωργίου PhD                                                                                                       Ωρες 4 , 9^ο Εξάμηνο