Neural networks for EMC modeling of small airplanes

Abstract

Tato práce se zabývá neuronovým modelováním elektromagnetického pole uvnitř trupu malého letadla, které je sestaveno z kompozitních dílů. První část je věnována úvodu do problematiky neuronových sítí a rozboru jejich využití v modelování EMC malých letadel. Ve druhé části práce se věnujeme tvorbě jednoduchého EM modelu malého letadla. Model je tvořen dokonale vodivým obdélníkovým vlnovodem do jehož vnitřku vložíme dvě dielektrické přepážky představující kompozitní potah letounu. Vlnovod je zakončen bezodrazovou zátěží, čímž simulujeme volný prostor okolo letounu. Vlnovod budíme jak harmonickým signálem tak Gaussovým impulsem, čímž simulujeme dopad vertikálně polarizované elektromagnetické vlny z boku na trup letadla. S využitím numerické analýzy zkoumáme vliv elektrických parametrů vložených dielektrických přepážek na výslednou hodnotu intenzity pole ve třech bodech pozorování. Výstupem numerických analýz je soubor diskrétních hodnot intenzity pole pro různé elektrické parametry dielektrických přepážek. Abychom mohli sledovat vliv dielektrických přepážek na spojitém intervalu, využíváme dobré aproximační schopnosti neuronových sítí a vícerozměrného kubického splajnu. Poslední část práce je věnována návrhu neuronových struktur, které jsou na základě elektrických parametrů potahu letadla schopny odhadnout zda budou v bodech pozorování dodržena kritéria EMC. Na základě numerických analýz vytváříme trénovací a testovací množiny, na které trénujeme dva neuronové klasifikátory. Jako referenční metodu klasifikace volíme třídění podle nejbližšího souseda.This thesis deals with neural modeling of electromagnetic field inside small aircrafts, witch can contain composite materials in their construction. Introduction to neural networks and its application in EMC of small airplanes is discussed in the first part of the text. In the second part of this thesis we design a simple EM model of small airplane. The airplane is simulated by two parallel dielectric layers (the left-hand side wall and the right hand side wall of the airplane). The layers are put into a rectangular metallic waveguide terminated by the absorber in order to simulate the illumination of the airplane by the external wave (both of the harmonic nature and pulse one). Numerical analyses are performed to search the relations between the distribution of an electromagnetic field inside the aircraft and electric parameters of model walls. The results of numerical analyses are used to train two types of neural network. In this way we can obtain accurate continuous model of electromagnetic field inside the aircraft. For the comparison with neural networks a multi-dimensional cubic spline interpolation is provided also. Neural classifiers are also investigated. We use them for classification of imaginary composite materials in terms of EMC. The nearest neighbour algorithm is applied as a classic approach to problem of classification.