Gaussian Process Random Vibration


Gaussian Process Random Vibration

K.Kurojjanawong

ชื่อก็ตรงตัว คือ เป็น Random Vibration ที่มีการกระจายแบบ Gaussian Process หรือเรียกภาษาบ้านๆ ก็คือ มีการ แจกแจงแบบ ปกติ หรือ Normal Distribution นั่นล่ะ

คือถ้าเราเอาจุดบน Wave Profile มาทำการแจกแจงเราจะพบว่ามันมีการแจกแจงแบบ ปกติ

แล้วมันสำคัญยังไง ???

มันสำคัญมากครับ เพราะมันคือ backbone ของแทบทุกทฤษฏีที่เราใช้เกี่ยวกับคลื่นในงาน offshore อยุ่บนพื้นฐานหลักที่ว่า คลื่นในทะเลเป็น “Gaussian Process Random Vibration” ซึ่งทำให้เมื่อเอา Surface wave profile มาแจกแจงมันจะมีการกระจายแบบ Normal Distribution ซึ่งต้องมี Mean เป็น ศูนย์ ทำให้เราสามารถใช้สมมติฐานต่อๆ มาได้ เข่น Maximum of maxima มีการกระจายแบบ Rayleigh หรือ พท ใต้ กราฟของ Response density spectrum คือ Standard deviation แล้วเท่ากับ RMS หรือที่ชอบเรียกกันว่า m0 ด้วย…….ยังมีอีกหลายอย่างที่เราใช้ตั้งอยู่บน สมมติฐานว่า คลื่นในทะเลเป็น “Gaussian Process Random Vibration” งั้นมันเลยสำคัญมาก

การที่เราจะทำ Random wave analysis แบบ Time Domain อย่างที่บอกเมื่อวานว่า มันมี Surface wave profile จำนวนมหาศาลที่สามารถ จะทำ Fourier integral กลับมาแล้ว fit พอดีกับ Wave Density Spectrum ที่มาจาก Seastate ชุดเดียวกัน (Hs, Tp) งั้นเราต้องเลือกเฉพาะ Surface wave profile ที่มันเป็น “Gaussian Process” ด้วย เพื่อให้สมมติฐานเราเป็นจริงๆ ไม่งั้น ค่าที่ได้ ก็จะหลุดไปจากสมมติฐานเรามาก เพราะมัน invalid มาตั้งแต่ต้น

สมมติง่ายๆ ถ้ามันไม่ใช่ Gaussian wave ไอ้ software ทั้งหลายที่ใช้กันก็โยนทิ้งเลย เพราะมัน built-in มาให้เป็น gaussian wave ตั้งแต่ต้น ลองไปอ่านในแมนนวลดู ไอ้ 1.86*Hs อะไรทั้งหลาย ก็ต้องเลิกใช้ เพราะผิดสมมติฐานตั้งแต่ต้น

การจะเช็คว่า surface wave profile เป็น “Gaussian Process” หรือไม่ ทำได้สองแบบ คือ direct และ indirect

โดย direct ก็ด้วยการใช้วิธีทางสถิติ ที่เรียกว่า Goodness of fit ซึ่งก็มีหลายวิธี แต่ที่นิยม คือ Chi-square test หรือ Kolmogorov-smirnov test เข้าไปทดสอบข้อมูลดูเลยตามหลักสถิติ

หรือ indirect approach ก็ด้วยการเช็ค ถอยหลัง เลย เนื่องจากเรารู้ Hs, Tp แล้วเราต้องการให้มันเป็น “Gaussian Process” งั้นเราก็จะรู้ทันทีว่า Mean มันต้องเป็น ศูนย์ Standard deviation มันต้องเท่ากับ Hs/4 และต้องมี skewness เป็น ศุนย์, ต้องมี Kurtosis ประมาณ 3.0 แถมต้องมีค่า Maximum ไม่เกิน (Hs/4)*Sqrt [2 ln(N)] อีกด้วย ด้วยข้อมูลดิบที่เรามี อยู่ เราก็สามารถเช็คถอยหลังได้แล้วว่า มันเป็นจริง หรือ อยู่ใน Tolerance ที่ยอมให้หรือป่าว

ถ้ามันไม่เป็นจริง ก็ต้องหา Realization อื่นไปเรื่อยๆ จนกว่าจะเจอ………………. โปรแกรมไม่ทำให้นะครับ เรื่องพวกนี้ user ต้องรู้เอง กดรันมั่วๆ แล้วเอาเลยไม่ได้ นะ ไม่งั้นเจอถามลึกๆ มานี่เงิบได้เลย

จริงๆ หลังๆ เค้าเริ่มศึกษา พวก Non-Gaussian wave กันเยอะมากแล้ว เนื่องจาก มันมีอยู่จริง แต่ที่ผมเข้าใจ ส่วนใหญ่ยังเป็น งานวิจัยทั้งนั้น ไม่แน่ใจว่าเค้าเอามาใช้งานกันยังไง

สิ่งที่ขาดไปในวิศวกรที่ทำงานพวกนี้ในบ้านเราคือ ความรู้เรื่องสถิติ โดยเฉพาะ สถิติ เกี่ยวกับ metocean เพราะ พื้นฐานมาจากงาน โยธา ทั้งนั้น ที่อ่อนมากเรื่องสถิติ แต่งาน offshore นี่อาศัยหลัก สถิติ เป็นหลักเลย หรือที่เราเรียกว่า Probabilistic based design การที่ไม่เข้าใจสถิติ ทำให้ เราไม่เข้าใจสิ่งที่เราทำ หรือ สิ่งที่โปรแกรมมันส่งออกมาด้วย

ในต่างประเทศ คอร์ส สอนเรื่องงาน offshore นี่สอนเรื่อง metocean, ocean wave, probabilistic กัน ที่เป็นต้นทางของทุกสิ่งทุกอย่าง แบบเอาจริงเอาจังมาก ในขณะที่คอร์ส บ้านเรา สอนแต่เรื่องโครงสร้าง โดยไม่รู้เกี่ยวกับ limitation หรือ uncertainty ของ แรงที่มากระทำเลย …….. หลายงาน ก๊อปต่อๆ กันมา โดยไม่รู้เลยว่ามันเอามาใช้กันไม่ได้ ……

15577969_10208029313626737_5694160318383167501_o

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s