MTA-UNet Informado por la Física: Predicción del Estrés Térmico y la Deformación Térmica de Satélites
Autores: Cao, Zeyu; Yao, Wen; Peng, Wei; Zhang, Xiaoya; Bao, Kairui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
MTA-UNet Informado por la Física: Predicción del Estrés Térmico y la Deformación Térmica de Satélites
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estrés térmico
Deformación
Satélites
UNet de Atención Multitarea
Estrategia informada por la física
Red neuronal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El análisis rápido del estrés térmico y la deformación juega un papel fundamental en las medidas de control térmico y la optimización del diseño estructural de los satélites. Para lograr un análisis en tiempo real del estrés térmico y la deformación térmica de las placas base de los satélites, este documento propone una nueva red neuronal Multi-Task Attention UNet (MTA-UNet) que combina las ventajas del Aprendizaje Multi-Tarea (MTL) y U-Net con un mecanismo de atención. Además, se utiliza una estrategia informada por la física en el proceso de entrenamiento, donde se integran ecuaciones diferenciales parciales (EDPs) en las funciones de pérdida como términos residuales. Finalmente, se aplica un enfoque de balanceo de pérdida basado en la incertidumbre para ponderar diferentes funciones de pérdida de múltiples tareas de entrenamiento. Los resultados experimentales muestran que el MTA-UNet propuesto mejora efectivamente la precisión de predicción de múltiples tareas físicas en comparación con los modelos de Aprendizaje de Tarea Única (STL). Además, el método informado por la física presenta menos error en la predicción de cada tarea, especialmente en conjuntos de datos pequeños.
Descripción
El análisis rápido del estrés térmico y la deformación juega un papel fundamental en las medidas de control térmico y la optimización del diseño estructural de los satélites. Para lograr un análisis en tiempo real del estrés térmico y la deformación térmica de las placas base de los satélites, este documento propone una nueva red neuronal Multi-Task Attention UNet (MTA-UNet) que combina las ventajas del Aprendizaje Multi-Tarea (MTL) y U-Net con un mecanismo de atención. Además, se utiliza una estrategia informada por la física en el proceso de entrenamiento, donde se integran ecuaciones diferenciales parciales (EDPs) en las funciones de pérdida como términos residuales. Finalmente, se aplica un enfoque de balanceo de pérdida basado en la incertidumbre para ponderar diferentes funciones de pérdida de múltiples tareas de entrenamiento. Los resultados experimentales muestran que el MTA-UNet propuesto mejora efectivamente la precisión de predicción de múltiples tareas físicas en comparación con los modelos de Aprendizaje de Tarea Única (STL). Además, el método informado por la física presenta menos error en la predicción de cada tarea, especialmente en conjuntos de datos pequeños.