سرفصل های دوره هوش مصنوعی عمران (سطح پیشرفته ویژه گرایش سازه و زلزله)
کاربرد هوش مصنوعی در پایش سلامت سازه
جلسه ۱: آشنایی با پایش سلامت سازه و نقش هوش مصنوعی
سرفصلها- مفهوم پایش سلامت سازه
- تفاوت بازرسی سنتی و پایش دادهمحور
- مراحل اصلی پایش سلامت سازه
- نقش سنسورها در سیستمهای پایش
- نقش هوش مصنوعی در تحلیل دادههای سازهای
- محدودیتهای مدلهای دادهمحور در پایش سلامت سازه
جلسه ۲: انواع داده در پایش سلامت سازه
سرفصلها- داده شتاب
- داده جابهجایی
- داده سرعت
- داده کرنش
- داده فرکانسی
- داده سالم و آسیبدیده
- داده واقعی، آزمایشگاهی و عددی
- چالشهای داده در پروژههای واقعی پایش سلامت سازه
جلسه ۳: دادههای ارتعاشی و نمایش سیگنالها
سرفصلها- مفهوم سیگنال ارتعاشی
- پاسخ زمانی سازه
- فرکانس نمونهبرداری
- مدت رکورد
- نویز در سیگنالهای ارتعاشی
- رسم و مقایسه سیگنال سالم و آسیبدیده
- محاسبه شاخصهای ساده مانند بیشینه، میانگین و RMS
جلسه ۴: پیشپردازش دادههای سنسوری
سرفصلها- اهمیت پیشپردازش داده
- داده گمشده
- داده پرت
- نویز در دادههای سنسوری
- نرمالسازی و استانداردسازی
- تقسیم داده به بخش آموزش و آزمون
- آمادهسازی داده برای ورود به مدل هوش مصنوعی
جلسه ۵: پردازش سیگنال در حوزه زمان و فرکانس
سرفصلها- تفاوت حوزه زمان و حوزه فرکانس
- مفهوم فرکانس طبیعی
- تبدیل فوریه در حد کاربردی
- طیف فرکانسی
- فرکانسهای غالب
- فیلترگذاری ساده
- مقایسه سیگنال خام و سیگنال پردازششده
جلسه ۶: استخراج ویژگی از دادههای ارتعاشی
سرفصلها- مفهوم ویژگی در پایش سلامت سازه
- ضرورت استخراج ویژگی از سیگنال خام
- ویژگیهای آماری در حوزه زمان
- ویژگیهای ساده حوزه فرکانس
- ساخت بردار ویژگی
- ساخت جدول داده برای مدلهای یادگیری ماشین
- ارتباط ویژگیها با وضعیت سلامت سازه
جلسه ۷: تعریف مسئله تشخیص آسیب با یادگیری ماشین
سرفصلها- تعریف مسئله تشخیص آسیب
- تشخیص سالم و آسیبدیده
- برچسبگذاری دادهها
- ویژگی و برچسب در پایش سلامت سازه
- آمادهسازی داده برای طبقهبندی
- معیارهای اولیه ارزیابی مدل
- تفسیر مهندسی خروجی مدل
جلسه ۸: مدلهای یادگیری ماشین برای تشخیص آسیب
سرفصلها- درخت تصمیم
- جنگل تصادفی
- ماشین بردار پشتیبان در حد کاربردی
- نزدیکترین همسایهها در حد معرفی
- مقایسه مدلها
- ماتریس درهمریختگی
- Accuracy، Precision، Recall و F1-score
- انتخاب مدل مناسب برای تشخیص آسیب
جلسه ۹: شناسایی و طبقهبندی وضعیت آسیب در پایش سلامت سازه
سرفصلها- مفهوم شناسایی آسیب در پایش سلامت سازه
- تفاوت داده سالم و داده آسیبدیده
- تعریف سناریوهای مختلف آسیب در دادههای سازهای
- برچسبگذاری دادهها برای شناسایی آسیب
- تبدیل مسئله پایش سلامت سازه به مسئله طبقهبندی
- طبقهبندی دوکلاسه: سالم و آسیبدیده
- طبقهبندی چندکلاسه در حد مقدماتی برای وضعیتهای مختلف آسیب
- بررسی اثر تعداد سنسورها بر کیفیت شناسایی آسیب
- تفسیر خطاهای مدل در شناسایی آسیب
- محدودیتهای شناسایی آسیب در دادههای واقعی سازهای
جلسه ۱۰: تشخیص خطای سنسور در سیستمهای پایش سلامت سازه
سرفصلها- اهمیت سلامت سنسورها
- تفاوت خطای سنسور و آسیب سازه
- انواع خطای سنسور:
- خطای Drift
- خطای Gain
- خطای Bias
- خطای Constant
- خطای Noise
- از دست رفتن داده
- تشخیص خطای سنسور با ویژگیهای آماری
- طبقهبندی نوع خطای سنسور با یادگیری ماشین
جلسه ۱۱: بازسازی داده گمشده یا خراب سنسورها
سرفصلها- اهمیت بازسازی داده در پایش سلامت سازه
- داده گمشده و داده خراب
- بازسازی ساده با روشهای آماری
- بازسازی با مدلهای رگرسیونی
- استفاده از سنسورهای سالم برای تخمین سنسور خراب
- ارزیابی کیفیت بازسازی
- مقایسه سیگنال واقعی و سیگنال بازسازیشده
جلسه ۱۲: اعتبارسنجی، تعمیمپذیری و چالشهای داده واقعی
سرفصلها- اهمیت اعتبارسنجی در پروژههای پایش سلامت سازه
- تفاوت دقت آموزشی و دقت واقعی
- بیشبرازش در مدلهای SHM
- اثر نویز بر عملکرد مدل
- اثر تغییرات محیطی و عملیاتی
- مشکل کمبود داده آسیبدیده
- مشکل نامتوازنی کلاسها
- اهمیت آزمون مدل روی دادههای دیدهنشده
- تفسیر نتایج مدل با نگاه مهندسی
جلسه ۱۳: آشنایی با یادگیری عمیق در پایش سلامت سازه
سرفصلها- چرا یادگیری عمیق در پایش سلامت سازه استفاده میشود؟
- تفاوت روش ویژگیمحور و روش مبتنی بر سیگنال خام
- شبکه عصبی چندلایه در حد کاربردی
- شبکه کانولوشنی یکبعدی در حد معرفی
- LSTM برای دادههای سری زمانی در حد معرفی
- مزایا و محدودیتهای یادگیری عمیق در پایش سلامت سازه
- خطر بیشبرازش در مدلهای عمیق
جلسه ۱۴: پروژه نهایی کاربرد هوش مصنوعی در پایش سلامت سازه
سرفصلها- مرور مسیر کامل یک پروژه پایش سلامت سازه
- خواندن داده ارتعاشی
- پیشپردازش داده
- استخراج ویژگی
- تعریف برچسبها
- آموزش مدل یادگیری ماشین
- ارزیابی مدل
- رسم ماتریس درهمریختگی
- تفسیر نتیجه از دید مهندسی
- نکات مهم برای گزارشنویسی پروژه یا مقاله
کاربرد هوش مصنوعی در کنترل سازه
جلسه ۱: آشنایی با کنترل سازه و نقش هوش مصنوعی
سرفصلها- مفهوم کنترل سازه
- اهمیت کنترل پاسخ سازه در برابر زلزله و باد
- تفاوت کاهش پاسخ، جذب انرژی و اصلاح رفتار دینامیکی
- انواع سیستمهای کنترل سازه:
- کنترل غیرفعال
- کنترل فعال
- کنترل نیمهفعال
- کنترل هیبرید
- تفاوت کنترل کلاسیک و کنترل هوشمند
- نقش هوش مصنوعی در تصمیمگیری کنترلی
- محدودیتهای روشهای هوشمند در کنترل سازه
جلسه ۲: مدل دینامیکی ساده برای کنترل سازه
سرفصلها- معادله حرکت سازه یکدرجهآزادی
- معادله حرکت سازه چنددرجهآزادی در حد کاربردی
- جرم، میرایی و سختی
- مفهوم پاسخ دینامیکی سازه
- پاسخ سازه تحت زلزله یا باد
- جابهجایی، سرعت و شتاب
- مفهوم نیروی کنترلی
- محل اعمال نیروی کنترل در مدل سازه
جلسه ۳: شبیهسازی پاسخ سازه بدون کنترل
سرفصلها- اهمیت تحلیل سازه بدون کنترل
- تعریف تحریک خارجی
- زلزله بهعنوان ورودی دینامیکی
- باد بهعنوان ورودی دینامیکی در حد معرفی
- پاسخ زمانی سازه
- بیشینه جابهجایی
- بیشینه شتاب
- دریفت طبقه در حد کاربردی
- شاخصهای ساده ارزیابی پاسخ
- تفسیر پاسخ کنترلنشده از دید مهندسی
جلسه ۴: سیستمهای کنترل غیرفعال در سازهها
سرفصلها- مفهوم کنترل غیرفعال
- میراگرهای ویسکوز
- میراگرهای اصطکاکی در حد معرفی
- میراگرهای تسلیمی در حد معرفی
- میراگر جرمی تنظیمشده
- مزایا و محدودیتهای کنترل غیرفعال
- تفاوت کنترل غیرفعال با کنترل فعال
- نقش سیستم غیرفعال بهعنوان مبنای مقایسه
جلسه ۵: میراگر جرمی تنظیمشده و میراگر جرمی فعال
سرفصلها- مفهوم TMD
- اجزای اصلی TMD
- جرم، سختی و میرایی در TMD
- اثر TMD بر پاسخ سازه
- مفهوم ATMD
- تفاوت TMD و ATMD
- نیروی کنترلی در ATMD
- مزایا و محدودیتهای ATMD
- نیاز به انرژی خارجی در کنترل فعال
جلسه ۶: سیستمهای کنترل فعال در سازهها
سرفصلها- مفهوم کنترل فعال
- عملگر فعال
- نیروی کنترلی فعال
- ورودی و خروجی سیستم کنترل فعال
- اندازهگیری پاسخ سازه برای تولید فرمان کنترل
- محدودیت نیروی عملگر
- محدودیت انرژی مصرفی
- مزایا و ریسکهای کنترل فعال
- اهمیت پایداری در کنترل فعال
جلسه ۷: سیستمهای کنترل نیمهفعال و هیبرید
سرفصلها- مفهوم کنترل نیمهفعال
- تفاوت کنترل فعال و نیمهفعال
- مزایای کنترل نیمهفعال
- میراگر MR در حد کاربردی
- فرمان ولتاژ یا جریان در میراگر MR
- کنترل روشن–خاموش در حد معرفی
- مفهوم کنترل هیبرید
جلسه ۸: کنترلکنندههای کلاسیک بهعنوان مبنای مقایسه
سرفصلها- چرا کنترل کلاسیک مهم است؟
- مفهوم کنترل بازخوردی
- کنترل PID در حد کاربردی
- مفهوم بهره کنترل
- کنترل LQR در حد معرفی
- مزایا و محدودیتهای کنترلکنندههای کلاسیک
- مقایسه کنترل کلاسیک با کنترل هوشمند
- استفاده از کنترل کلاسیک بهعنوان baseline
جلسه ۹: تعریف مسئله کنترل سازه برای هوش مصنوعی
سرفصلها- تبدیل مسئله کنترل سازه به مسئله هوشمند
- انتخاب ورودیهای کنترلکننده
- جابهجایی، سرعت و شتاب بهعنوان ورودی
- تعریف خروجی کنترلکننده
- نیروی کنترلی یا فرمان عملگر بهعنوان خروجی
- تعریف هدف کنترل
- کاهش جابهجایی
- کاهش شتاب
- کاهش دریفت
- محدودیت نیروی کنترل
- محدودیت جابهجایی عملگر
- مفهوم ایمنی و پایداری در طراحی کنترل هوشمند
جلسه ۱۰: کنترل هوشمند مبتنی بر منطق فازی در سازهها
سرفصلها- چرا منطق فازی در کنترل سازه استفاده میشود؟
- ایده کلی کنترل فازی
- تفاوت تصمیمگیری قطعی و فازی
- ورودیهای کنترلکننده فازی
- خروجی کنترلکننده فازی
- تابع عضویت در حد کاربردی
- قواعد فازی در کنترل سازه
- تولید نیروی کنترلی با سیستم فازی
- مزایا و محدودیتهای کنترل فازی
جلسه ۱۱: طراحی کنترلکننده فازی برای کاهش پاسخ سازه
سرفصلها- انتخاب متغیرهای ورودی کنترلکننده فازی
- جابهجایی و سرعت بهعنوان ورودیهای رایج
- تعریف خروجی بهصورت نیروی کنترلی یا فرمان عملگر
- طراحی قواعد فازی ساده
- مقیاسسازی ورودیها و خروجیها
- اعمال محدودیت نیروی کنترل
- تفسیر نیروی کنترلی تولیدشده
- مقایسه پاسخ سازه بدون کنترل و با کنترل فازی
- تحلیل مزایا و ضعفهای کنترل فازی ساده
جلسه ۱۲: کنترل هوشمند در سیستمهای نیمهفعال
سرفصلها- نقش کنترل هوشمند در سیستمهای نیمهفعال
- کنترل میراگر MR با فرمان هوشمند
- انتخاب ورودیهای مناسب برای کنترل نیمهفعال
- تعریف فرمان خروجی مانند ولتاژ، جریان یا سطح میرایی
- کنترل قانونمحور ساده
- کنترل فازی برای میراگر نیمهفعال
- محدودیتهای فیزیکی میراگر نیمهفعال
- تفاوت تولید نیروی فعال و تنظیم خاصیت مکانیکی
- تفسیر عملکرد سیستم نیمهفعال از دید مهندسی
جلسه ۱۳: ارزیابی عملکرد کنترلکنندهها و محدودیتهای اجرایی
سرفصلها- مقایسه سازه کنترلنشده و کنترلشده
- کاهش بیشینه جابهجایی
- کاهش RMS پاسخ
- کاهش شتاب
- کاهش دریفت طبقه
- بررسی نیروی کنترلی موردنیاز
- انرژی مصرفی در کنترل فعال
- محدودیت نیروی عملگر
- محدودیت کورس عملگر
- اثر نویز اندازهگیری
- اثر تأخیر زمانی
- تفاوت شبیهسازی عددی و اجرای واقعی
- تفسیر نتایج کنترل از دید مهندسی
جلسه ۱۴: پروژه نهایی کاربرد هوش مصنوعی در کنترل سازه
سرفصلها- مرور مسیر کامل یک پروژه کنترل سازه
- تعریف مدل سازه
- تعریف تحریک زلزله یا باد
- محاسبه پاسخ بدون کنترل
- انتخاب سیستم کنترل
- طراحی کنترلکننده ساده
- تولید نیروی کنترلی
- اعمال محدودیت نیروی کنترل
- مقایسه پاسخ کنترلشده و کنترلنشده
- ارزیابی شاخصهای عملکرد
- تفسیر نتیجه از دید مهندسی
- نکات مهم برای ارائه پروژه یا مقاله
جهت شرکت در دوره و یا دریافت مشاوره رایگان، فرم زیر را تکمیل کنید.
