Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 19.
-
ЦИФРОВАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И НАВИГАЦИИ ДЛЯ ПОДВОДНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
В.Ф. Филаретов , Д.А. Юхимец , А.В. Зуев , А. С. Губанков , Д.Д. Минаев2021-04-04Аннотация ▼Предложена архитектура цифровой платформы для реализации распределенных сис-
тем управления и навигации подводных робототехнических комплексов (ПРК), выполняющих
технологические операции в условиях неопределенности окружающей среды. Предлагаемая
цифровая платформа предназначена для автоматизации следующих видов деятельности:
мониторинг состояния объектов подводной инфраструктуры (линии связи, трубопроводы,
добычное оборудование и т.д.), картографические и геодезические работы, определение па-
раметров и границ физических полей, зон распространения химических соединений (зон за-
грязнений) и биоресурсов, охрана объектов подводной и надводной инфраструктуры (подвод-
ные фермы марикультур, границы водных заповедников и т.п.), сопровождение движущихся
объектов, поиск объектов заданного типа (биологических, техногенных и др.), выполнение
подводных технологических операций (сварка, резка, очистка и т.п.). Для этой платформы
разработана система команд, обеспечивающая гибкое задание миссий ПРК различного типа
и назначения. Выделены пять типов сообщений цифровой платформы: команды управления
порядком выполнения миссии, команды управления загрузкой миссии, информационные сооб-
щения, команды миссии и группового управления. Предложена концепция создания распреде-
ленных систем управления ПРК, обеспечивающая совместимость существующих бортовых
систем ПРК с предлагаемым решением на основе компактных гидроакустических систем
глобальной гидроакустической навигации, разработанных в ПАО «Дальприбор» (г. Владиво-
сток). Указанные системы управления состоят из двух основных частей. Первая часть пред-
ставляет собой исходную бортовую информационно-управляющую систему ПРК, обеспечи-
вающую его движение в заданную точку пространства с заданной скоростью, получение
данных от бортовых датчиков, а также управление работой бортового оборудования. Вто-
рая часть – система управления верхнего уровня, обеспечивает возможность взаимодействия ПРК через акустический канал связи с глобальной гидроакустической навигационной сис-
темой и автоматизированным рабочим местом оператора. Исследования передачи данных в
симуляторе (CoppeliaSim) между оператором и ПРК в рамках предложенной цифровой
платформы показали, что обеспечивается надежная загрузка миссий и получение информа-
ции о состоянии ПРК при различных скоростях и в различных условиях работы акустическо-
го канала связи. -
НЕЙРОСЕТЕВОЙ МЕТОД ПРЕДИКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ В МИКРОСЕТЯХ С МЕХАТРОННОЙ ВЕТРО-ГЕНЕРАТОРНОЙ СИСТЕМОЙ
Н.К. Полуянович , Н.И. Светличный , О. В. Качелаев , М.Н. Дубяго128-1442025-10-01Аннотация ▼Рассмотрено влияние различных факторов на точность прогноза генерации ветроэнергетической установкой (ВЭУ). Определен оптимальный набор входных параметров (день, месяц, время, скорость ветра, температура воздуха, атмосферное давление и расчетная вырабатываемая мощность ВЭУ) для прогнозирования, обоснованы методы их обработки. Проведено исследование влияния воздействующих факторов на точность прогнозирования генерируемой мощности ВЭУ. Построены профили входных данных для прогнозирования электрогенерации ВЭУ. Рассмотрены особенности метеорологических условий за год, определены часто встречающаяся значения скорости ветра, и др., для выбора оптимальной ВЭУ. Показано, что метеорологических условия удовлетворяют паспортным требованиям выбранной для рассматриваемого региона ВЭУ. Рассмотрены нейросетевые (НС) модели для прогнозирования генерации мощности ВЭУ, выбрана оптимальная НС, построена структура и разработан алгоритм НС для прогнозирование генерируемой мощности ВЭУ. Разработанная математическая модель генерации мощности ВЭУ направлена на повышение точности и адаптивности благодаря учету ключевых динамических факторов (скорость и изменение направления ветра, температура и плотность воздуха и др.). Выбран комбинированный метод управления генерацией ВЭУ (MPPT + Pitch) обеспечивает баланс между эффективностью и безопасностью. На основании расчетной генерируемой мощности ВЭУ, и метеорологических условий в месте расположения нейросетевая модель показала высокую точность прогнозирования мощности ВЭУ. Показано, что выбранный тип ВЭУ сочетает в себе технологическую надежность, рентабельность и соответствие современным тенденциям ветроэнергетики. НС-модель позволяет поддерживать баланс между вырабатываемой и потребляемой электроэнергией, а, следовательно, повышает КПД, снижает паразитные потери в микросети, а также снижает износ оборудования
-
МЕТОД АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ БАЗЫ НЕЧЕТКИХ ПРАВИЛ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ СУБТРАКТИВНОЙ КЛАСТЕРИЗАЦИИ
А.С. Игнатьева , В.В. Шадрина , В. В. Игнатьев , А.В. Максимов181-1972025-07-24Аннотация ▼Целью работы является разработка метода оптимизации базы нечетких правил интеллектуального регулятора для управления техническим объектом с использованием субтрактивной кластеризации. В статье приведен обзор и краткий анализ состояния дел в области оптимизации работы интеллектуальных систем управления. Для достижения цели исследования разработана гибридная модель, в которой управление техническим объектом реализуется с помощью классического ПИ-регулятора и нечеткого ПИ-регулятора с сгенерированной структурой системы нечеткого вывода типа Cyгено и разработанной моделью адаптивной системы нейро-нечеткого вывода. Данная конфигурация модели позволяет формировать базу нечетких правил, которая не зависит от знаний эксперта в предметной области. В статье предложен новый метод оптимизации базы правил нечеткого регулятора на основе методов кластеризации, в частности субтрактивной кластеризации, позволяющий уменьшать количество правил нечеткого логического вывода и увеличить быстродействие системы управления техническим объектом. Сначала проведено моделирование гибридной модели, синтезированной на основе значений нечеткого и классического регуляторов до применения субтрактивной кластеризации. Применение субтрактивной кластеризации по разработанному в исследовании способу для значений классического регулятора и нечеткого, позволило добиться их количественного сокращения в 1,7 и 5,25 раз соответственно. Затем проведено моделирование гибридной модели, синтезированной на основе значений нечеткого и классического регуляторов после применения субтрактивной кластеризации. Результаты, полученные в процессе моделирования показали высокую эффективность предложенного метода оптимизации базы правил нечеткого регулятора. За счет применения субтрактивной кластеризации в гибридной модели для интеллектуального регулятора удалось значительно уменьшить количество функций принадлежности, требуемых для описания входных лингвистических переменных (с пяти до четырех) и уменьшить количество правил нечеткого логического вывода (с двадцати пяти до шестнадцати). Анализ полученных графиков переходных процессов, полученных для гибридных моделей до и после применения субтрактивной кластеризации, показал, что основные показатели качества процесса управления остаются неизменными при существенном сокращении проводимых вычислений.
-
РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО ИМИТАТОРА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ АВТОНОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЗИДЕНТНЫХ АНПА С ОБЪЕКТАМИ ПОДВОДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
А.М. Маевский , И.А. Печайко , М. А. Алексеев , Н. М. Буров2025-04-27Аннотация ▼Представлен процесс разработки имитатора подводного аппарата (ИПА) с установленным
5-степенным подводным манипуляторным комплексом (МК). Имитатор предназначен для ком-
плексной отработки автономного взаимодействия морского робототехнического комплекса
(МРТК) с объектами подводной инфраструктуры. В частности, рассматривается пример реше-
ния задач работы имитатора с макетом подводной панели подводного добычного комплекса
(ПДК) и решение задачи определения конкреции и их автономного забора при помощи имитатора
и МК. Современные тенденции развития подводной робототехники ориентированы на создание
резидентных автономных систем, способных работать в удаленных и труднодоступных районах
Мирового океана в круглогодичном режиме. Развитие резидентных технологий связано с необхо-
димостью снижения операционных затрат, минимизации рисков для персонала и увеличения вре-
мени автономного функционирования подводных комплексов. Применение таких технологий осо-
бенно актуально в условиях освоения дальнего шельфа, где традиционные методы эксплуатации
подводных аппаратов сталкиваются с техническими и экономическими ограничениями. Необхо-
димость проведения работ на дальнем шельфе обусловлена возрастающим спросом на углеводо-
родные ресурсы и исчерпанием легко доступных месторождений на континентальном шельфе.
Согласно прогнозам, перспективные глубоководные районы, расположенные на глубинах более
1000 м, обладают значительным потенциалом добычи нефти и газа. По оценкам специалистов,
объем извлекаемых запасов в таких районах может составлять сотни миллиардов баррелей угле-
водородного сырья, что делает разработку эффективных автономных решений стратегически
важной задачей для нефтегазовой отрасли. В работе представлены программно-аппаратные
решения, используемые при реализации ИПА. Приведена структурная схема конструкции, описана
архитектура программного обеспечения и особенности применения систем искусственных ней-
ронных сетей (ИНС) в составе системы технического зрения (СТЗ) ИПА. Использование ИНС
позволяет значительно повысить автономность работы подводных манипуляторов при выполне-
нии сложных технологических операций, таких как захват объектов с грунта, работа с объекта-
ми донной инфраструктуры и др. В заключении продемонстрированы полученные результаты,
подтверждающие работоспособность принятых конструктивных, программных и аппаратных
решений при выполнении реальных работ в автономном режиме с макетами рабочих инструмен-
тов hot-stab и torque-tool и ответными частями, расположенными на макете панели ПДК. -
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКАЗОВ ДАТЧИКОВОЙ ГРУППЫ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНЫХ СИГНАЛОВ ПУТЕМ ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРЕКРЕСТНОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
А.А. Задорожний2022-03-02Аннотация ▼Приводится описание типовых методов реализации кворум-контроля параметров
воздушных данных, и анализ их возможностей по определению параметрических отказов,
возникающих в системе воздушных сигналов. Для выполнения расчетов были выбраны наи-
более часто встречаемые виды отказов тракта восприятия и измерения воздушных давле-
ний системы воздушных сигналов, вызывающие катастрофические последствия, описаны
физические принципы их возникновения, реализация которых позволила построить мате-
матические модели искажения сигналов. По результатам моделирования работы типовых
методов кворум-контроля, и их реакции на искусственно введённых в систему отказов
определены достоинства и недостатки используемых методов. С целью устранения обна-
руженных в результате анализа недостатков предложен альтернативный метод опреде-
ления отказов датчиковой группы системы воздушных сигналов путем реализации пере-
крестного контроля параметров, полученных от пневматической и флюгерной датчиковой группы системы. Для предложенного метода приведены результаты моделирования, про-
веденного на основе реальных полетных данных магистрального самолета с искусственно
введенными в них параметрическими отказами. Оценена возможность использования ал-
горитма перекрестного контроля в одноканальных системах воздушных сигналах малораз-
мерных летательных аппаратов. Постановка задачи исследования формулируется сле-
дующим образом: с целью обеспечения безопасности полетов летательного аппарата при
использовании в контуре управления информации от одноканальной системы воздушных
сигналов необходимо обеспечить обнаружение и исключение недостоверных данных из
массива информации, выдаваемой системой потребителям информации. При этом задачу
обнаружения и исключения данных необходимо решить собственными средствами самой
системы воздушных сигналов, без использования дополнительных данных от других систем
самолета. Математический анализ, численное моделирование, определение корректирую-
щих коэффициентов и подготовка исходных данных проводились в программно-
математическом комплексе MathCAD. Анализ результатов исследования алгоритма пере-
крестного контроля, реализованного в ПМК MathCAD, показал, что задача определения
достоверности информации может быть решена автономно и при реализации в лета-
тельном аппарате одноканальной системе воздушных сигналов. -
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОНОМНОСТИ ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ДВУХКОЛЕСНОГО РОБОТА
А. А. Ткаченко , Д.Д. Девяткин2022-04-21Аннотация ▼Управление с прогнозированием (Model Predictive Control) – это усовершенствован-
ный метод управления процессами, который используется при соблюдении набора ограни-
чений. С инженерной точки зрения MPC-метод проектирования систем управления явля-
ется привлекательным, т.к. является сравнительно простым при проектировании, в том
числе для решения сложных производственных задач. Данный метод схож с классическим
синтезом системы управления на основе линейно-квадратичного регулятора (LQR). Ключе-
вое различие между MPC и LQR заключается в том, что управление с прогнозированием
решает задачу оптимизации в пределах скользящего временного горизонта, в то время как
линейно-квадратичный метод используется для решения той же задачи фиксированное
временное окно. В работе рассматривается способ построения системы управления для
двухколесного мобильного робота с использованием Model Predictive Control. Приведен про-
цесс построения математической модели механической системы робота, а также выпол-
нена линеаризация полученной модели. Представлены основные принципы построения сис-
темы управления на основе MPC для линейных систем без внешних возмущений, а также с
использованием наблюдателя для оценки состояний модели при влиянии аддитивных белых
гауссовских шумов. Рассмотрен вариант синтеза системы управления с накладываемыми
ограничениями на входной сигнал. Также представлен способ определения положения двух-
колесного робота в пространстве с помощью системы технического зрения, которая ос-
нована на использовании искусственной нейронной сети. Приведена архитектура модели,
использующаяся совместно со стереокамерой, с помощью которой реализуется построе-
ние карты глубины изображения. В качестве архитектуры нейронной сети используется,зарекомендовавшая себя модель YOLOv3. В работе описываются модели, которые неспо-
собны проводить обработку данных в режиме реального времени. Помимо вышеперечис-
ленного в работе подробно описывается принцип работы модели глубокого обучения –
YOLOv3, которая основана на нескольких блоках обработки входных данных. Представле-
но подробное описание реализации стереокамеры в связке с моделью искусственной ней-
ронной сети с помощью языка программирования Python и библиотек для работы с видео-
данными и стереокамерой. -
РАЗРАБОТКА МНОГОУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ АНПА В НЕИЗВЕСТНОЙ СРЕДЕ С ПРЕПЯТСТВИЯМИ
А.М. Маевский , Р. О. Морозов , А. Е. Горелый , В. А. Рыжов2021-04-04Аннотация ▼Рассматривается проблема организации группового движения морских робототех-
нических комплексов (МРТК), в частности автономных необитаемых подводных аппара-
тов (АНПА), в априори неизвестной среде с препятствиями. Выполнен краткий анализ
существующих проектов по тематике группового управления МРТК, и алгоритмов плани-
рования движения. Наличие многочисленных исследований по данному направлению под-
тверждает актуальность обозначенной проблемы. Приведена формальная постановка
задачи движения четырех роботов строем. Предлагаемый в работе метод планированиядвижения группы основан на комбинированном подходе, который организует многоуровне-
вое решение к организации перемещения МРТК. На верхнем уровне разработана система
глобального планирования и отработки миссии на основе метода случайных деревьев ко-
торая обеспечивает общее перемещение группы на основе априорной информации о со-
стоянии среды. Система планирования нижнего уровня корректирует глобальную траек-
торию, позволяя объектам на локальном уровне осуществлять передвижение и взаимодей-
ствие агентов в группе, в том числе обеспечивает их безаварийное перемещение в про-
странстве и выход из областей локальных минимумов. В работе приводится подробное
аналитическое описание разработанного алгоритма и блок-схема его функционирования.
Проведено численное моделирование движения группы из 4 АНПА в недетерминированной
среде с неподвижными препятствиями. Моделирование проводилось с учетом препятст-
вий различной формы и сложности. Результаты математического моделирования проде-
монстрировали решение задачи выхода группы АНПА из области локального минимума.
Приведены натурные испытания на примере группы из трёх безэкипажных катеров, в ре-
зультате которых группа подвижных объектов сформировала строй и осуществила пере-
мещение заданным строем в целевые позиции и вернулась в конечную зону. Кроме того,
разработанный в рамках данной статьи модуль локального планирования был интегриро-
ван в программное обеспечение системы планирования подводного глайдера «Тень». В конце
рассматриваются полученные результаты работы предложенного метода и его дальней-
шее развитие, в частности его применение в трехмерной постановке задачи. -
АЛГОРИТМ ВЫБОРА МЕТОДА ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЦИФРОВЫМ ДВОЙНИКОМ ПРЕДПРИЯТИЯ
С.Н. Масаев2021-08-11Аннотация ▼Возрастает объем обрабатываемой информации при анализе и управлении деятельно-
стью предприятия как системы. Объем обрабатываемой информации напрямую зависит от
размерности этой системы. В работе деятельность предприятия формализуется как цифро-
вой двойник предприятия. Цифровой двойник предприятия анализируется как динамическая
система. Выполнена идентификация предприятия как динамическая система. Цифровой двой-
ник предприятия формализован как балансовая модель В. Леонтьева. Создан алгоритм опти-
мального управления цифровым двойником предприятия. В качестве параметров оптимального
управления рассмотрены функции: траектория системы, время выполнение алгоритма и пока-
затель состояния системы. В алгоритме для управления предприятием использованы методы:
таксономия Блума, компетенции выпускников по специальностям СФУ и Национальные квали-
фикационные рамки РФ. Идентификация процессов предприятия выполнена способом, на ко-
торый получен патент. Алгоритм выполнен в авторском комплексе программ для анализа сис-
темы размерностью 1,2 млн. значений. Исследование показало существенные изменения значе-
ний функций оптимального управления, характеризующих состояния динамического объекта в
зависимости от выбранных методик. Расчеты показали, как влияет выбор методики управле-
ния на оптимальность решений. Отображено состояние предприятия через компетенции пер-
сонала: психомоторные, когнитивные и аффективные. Установлено, что при низких когнитив-
ных и аффективных способностях персонала начинает преобладать психомоторная деятель-
ность, мало приводящая к результату. С ростом когнитивных способностей персонала психо-
моторная деятельность становится более адекватной на внутренние задачи и влияние пара-
метров внешней среды. Через интегральный показатель выполнена оценка внедрения методик в
управление предприятием. Выполнена оценка оптимальности решения управления цифровым
двойником предприятия как динамической системой. -
РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАЛВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА
А.Л. Ляшенко2021-12-24Аннотация ▼Рассмотрена необходимость регулирования температуры теплоносителя в гидрав-
лических прессах, обеспечивающих горячее склеивание фанеры, регулирование давления в
каналах пресса и поддержания технологических параметров на заданном уровне. В качест-
ве объекта управления рассмотрен колонный гидравлический пресс П-714-Б для горячего
склеивания фанеры, установленный на Усть-Ижорском фанерном комбинате. В статье
представлено описание колонного гидравлического пресса. Для мониторинга параметров
представленной установки фанерного производства, предлагается рассмотреть нагрева-
тельные плиты пресса и пакеты фанеры как объект с распределенными параметрами.
Для разработки математической модели объекта управления была рассмотрена функцио-
нальная схема данного устройства с основным оборудованием и технологическими пото-
ками теплоносителя. Разработана методика моделирования объектов данного класса как
объектов с распределёнными параметрами. Рассмотрение процессов, протекающих в каналах нагревательных плит, позволило составить дифференциальные уравнения движения,
описывающие течение рабочей среды в системе каналов. Разработанная методика мате-
матического моделирования распространения тепла в нагревательных плитах пресса и
пакетах фанеры позволила составить математическую модель для рассматриваемого
объекта. Данная математическая модель получилась достаточно сложной, и решить
полученную систему дифференциальных уравнений в частных производных аналитически
(выделить передаточную функцию) не представляется возможным. Для численного анали-
за рассматриваемого объекта управления были составлены дискретная модель уравнений
и вычислительный алгоритм. В процессе составления дискретных моделей были решены
задачи «стыковки» граничных условий, обеспечения устойчивости вычислительной схемы и
выбраны шаги дискретизации по пространственным переменным. Для компьютерного
моделирования было специально разработано программное обеспечение. С его помощью
были рассчитаны значения температур в контрольных точках. Представленная матема-
тическая модель позволила произвести численный эксперимент, в результате которого
были получены частотные характеристики исследуемого объекта. Данные характеристи-
ки были использованы при синтезе распределенного высокоточного регулятора. -
ПОЛУМАРКОВСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ С ДИНАМИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ
Д. А. Мищенко , А.А. Львов , А. А. Никифоров , Алалван Амин Раад Джихад, М.С. Светлов2021-12-24Аннотация ▼Предложена полумарковская модель телекоммуникационной сети. Рассмотрен вари-
ант динамического управления трафиком системы массового обслуживания как частного
случая телекоммуникационной сети. Основная цель управления – минимизация средних за-
трат в единицу времени на обслуживание входящего потока информации (пакетов). При
этом учтены различная пропускная способность каналов, скорость обработки информа-
ции в канале и информационная емкость буферов. Предложен подход к организации дина-
мического управления с учетом помехоустойчивости (информационной надежности) и
помехозащищенности (защиты информации). Рассмотрена задача динамического управле-
ния телекоммуникационной сетью на примере простой одноканальной структуры типа
«точка-точка», которая моделируется как линейная однонаправленная Марковская цепь.
Были введены параметры тарифа обслуживания, стоимости штрафа за отказ от обслу-
живания. Анализ позволяет сделать следующие замечания, что распределение входного
информационного потока пакетов – пуассоновское, закон распределения длины пакетов и
скорости их поступления имеет экспоненциальный характер, что в совокупности харак-
теризует Марковский процесс. Однако одновременно имеют место задержки в обслужи-
вании по отношению к моментам времени поступления запросов на обслуживание, включая
задержки, связанные с переполнением буфера. Предложенная полумарковская модель телекоммуникационной сети может быть использована и для более сложных сетевыхструктур. В частности, для телекоммуникационных сетей, состоящих не только из одной одноканальной системы передачи информации (одноканальной системы массового обслу-
живания), а представляющих собой совокупность нескольких систем, то есть для много-
канальных телекоммуникационных сетей. -
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ МЕТАЛЛА В КРИСТАЛЛИЗАТОРЕ МНЛЗ
О. С. Волуева2021-02-13Аннотация ▼Одной из главных задач при получении непрерывно-литой стальной заготовки явля-
ется обеспечение внутренней однородности слитка, которая во многом определяется про-
цессами начальной кристаллизации. Несовершенство управления процессом разливки на
начальном участке «стальковш-промковш-кристаллизатор», а именно уровнем металла в
кристаллизаторе, приводит к возникновению не только внутренней неоднородности, но и
дефектов поверхности, а также искажению формы заготовки. Так, падение уровня ниже
заданного значения ведет к окислению внутренней поверхности образовавшейся корочки
слитка и его структурной неоднородности. При повышении уровня металла происходит
перелив за твердую корку, что приводит к увеличению глубины следов качания и захвату
неметаллических и шлаковых включений. Поэтому важнейшим технологическим элемен-
том машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) является кристаллизатор. Научная и
техническая сложность задачи управления уровнем обусловлена отсутствием технических
средств, способных осуществлять измерение уровня металла в реальных технологических
условиях с требуемой точностью, а также изменения параметров объекта в процессе
эксплуатации и в нестационарных режимах работы. Одним из направлений повышения
эффективности управления стабилизацией уровня металла в кристаллизаторе МНЛЗ яв-
ляется модернизация существующих систем управления за счет внедрения новых алгорит-
мов управления. Для этого необходимо выделить факторы, влияющие на стабильность
уровня металла, с целью их оценки и компенсации. В работе предложено использовать
принцип комбинированного управления на основе компенсации основных возмущений и об-
ратной связи по регулируемой координате. Выполнен синтез статических компенсаторов
с постоянным и переменным коэффициентом компенсации в соответствии с принципом
инвариантности, что позволило значительно уменьшить отклонение управляемой величи-
ны в нестационарных режимах работы. -
МЕТОДИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТИЗИРОВАННЫМИ ПЛАТФОРМАМИ
А. С. Болдырев, А.Л. Веревкин, К. В. Пшихопова, Л. С. Веревкина2020-10-11Аннотация ▼Одним из актуальных направлений развития робототехники являются проектиро-
вание систем группового управления. В предложенной структуре группа из пяти роботи-
зированных платформ (РП) управляется с носимого или стационарного пультов. Такой
состав группы предопределяет схемы с перестраиваемыми связями между составными
частями и изменением принципов функционирования. В статье приведены эксперимен-
тальные исследования вычислительной эффективности методов планирования траекто-
рий РП в пространстве и определены оптимальный метод и требуемые параметры вы-
числителя РП. Рассмотрены варианты схем с разным числом РП и модели холодного ре-
зервирования РП, пультов и общего всей системы. При таком многообразии конфигураций
возникают проблемы, обоснования и выбора методов расчета, и однозначного, обобщен-
ного представления параметров надежности системы группового управления. Повышен-
ные требования к надежности компонент системы группового управления, требуют
точной оценки надежности и продиктованы значительной стоимостью оборудования и
функциональным назначением. Разработанная методика предназначена для моделирова-
ния надежности разработанной системы группового управления роботизированными
платформами РП. В предложенной методике показано использование структурного,
вероятностного и матричного методов для расчета моделей надежности системы груп-
пового управления. А также предложен подход к моделированию надежности целочислен-
ного, избыточного, скользящего, холодного резервирования РП и пультов управления. Полу-
ченные результаты численных расчетов параметров надежности системы группового
управления, позволяют оценить риски и выбирать режимы, в зависимости от требуемой
эффективности выполнения миссии. -
РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗИДЕНТНЫМ/ИНТЕРВЕНЦИОННЫМ АНПА НА ОСНОВАНИИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ МЕТОДОВ
В.Ю. Занин, А. М. Маевский, И.В. Кожемякин2020-07-10Аннотация ▼Целью исследования является разработка комбинированных систем управления (СУ) автономным необитаемым подводным аппаратом (АНПА) интервенционного класса и манипуляторным комплексом (МК), установленным на АНПА. Аппараты такого типа яв-ляются важной составляющей подводных резидентных систем, которые позволяют рас-ширять спектр задач, выполняемых типовыми АНПА. Система носит многоуровневый характер, позволяющий на должном уровне описать определенные состояния и поведения аппарата в зависимости от поставленной задачи. Разработанная система отличается своей универсальностью и модульностью, что подразумевает быстроту в настройке/корректировке текущих задач, поставленных перед АНПА и простом внедрении и фор-мировании дополнительных задач со стороны оператора. В качестве примера, рассматри-вается задача, связанная с типовой работой резидентного АНПА – пробоотбор фракций грунта. Приведенные результаты натурных испытаний подтверждают работоспособ-ность предложенных подходов к управлению, с учетом внешних недетерминированных возмущений постоянного характера и моногармонического воздействия. В рамках выполнения поставленной задачи, описывается процесс формирования состояний АНПА, команд перехода между состояниями, формирования дерева поведений аппарата. Научная и практическая новизна полученных результатов, представленных в статье, состоит в реализации первого в РФ разработанного аппаратно-программного комплекса для АНПА, позво-ляющего обеспечить процесс пробоотбора грунта как в автоматизированном, так и ав-тономном режиме управления.
-
ЕСТЕСТВЕННО-ЯЗЫКОВОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫМИ РОБОТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
Д.Г. Макоева , И. Р. Тлупов , А. О. Шогенов83-932025-11-10Аннотация ▼Исследование нацелено на исследование потенциала систем управления строительными роботами посредством естественного языка. Именно отсутствие надежных систем обработки естественного языка служит тем сдерживающим фактором, что не дает интеллектуальной робототехнике в полной мере раскрыть свои потенциал. Работа дает обзор современных роботизированных строительных систем, которые используются для облегчения и улучшения строительных и инженерных процессов и задач. Объединяет эти все системы отсутствие естественно-языкового управления. В настоящей статье мы представляем принципы, алгоритмы и методы, позволяющие интеллектуальному агенту проникать в суть контекста ситуации, разворачивающейся на поле строительных и инженерных задач. В основе подхода лежит мультиагентная нейрокогнитивная архитектура, служащая своеобразным инструментом для моделирования процесса автоматической интерпретации фраз, взятых из ограниченного подмножества естественного языка. Чтобы интеллектуальный агент смог верно интерпретировать входящее сообщение, ему необходимо безошибочно определить условия, действия, свойства и отношения, имеющие место в системе «интеллектуальный агент – окружающая среда». Только после этого агент обретает способность интерпретировать контекст текущего диалога и генерировать высказывания, необходимые для проектирования кооперативного поведения, направленного на совместное преодоление технических преград. Одной из наиболее распространенных задач, требующих своего решения в быстроразвивающейся области робототехники, является разработка диалоговой системы управления, способной координировать совместное человеко-машинное поведение и интерпретировать цели и условия миссий, изложенные на естественном языке. Система управления, опирающаяся на естественный язык, является неотъемлемой частью интеллектуальной системы, фундаментом которой служит самоорганизующаяся мультиагентная нейрокогнитивная архитектура. Ее главная цель – наладить беспрепятственное общение между человеко-машинными коллективами, для того чтобы они могли совместно ставить, описывать и успешно выполнять сложные строительные задачи. Основополагающим элементом подхода является мультиагентность, позволяющая системе принятия решений робота быть гибкой, адаптивной и непрерывно расширять диапазон своих знаний, генерируя вопросы, необходимые для дальнейшей работы.
-
МЕТОД ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ПИ-РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ АПЕРИОДИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОБЛОКОВ АЭС
А.О. Толоконский , Д.С. Менюк64-712025-11-10Аннотация ▼Рассматриваются ключевые аспекты настройки параметров автоматических регуляторов, которые используются в системах управления технологическими процессами, в частности на атомных электростанциях (АЭС). Подчеркивается необходимость точной настройки регуляторов для обеспечения стабильности, эффективности и безопасности работы систем. Описываются традиционные методы настройки, такие как метод Зиглера-Николса и частотный анализ, которые, несмотря на свою надежность, требуют значительных временных затрат и точной математической модели объекта управления. В условиях современного производства, где важна оперативность, актуальны экспресс-методы, позволяющие сократить время настройки, однако их точность и универсальность остаются под вопросом. Особое внимание уделяется проблемам, возникающим при использовании реальных регуляторов, таким как интегральное насыщение и периодический вызов алгоритма регулирования. Интегральное насыщение может привести к ухудшению динамических характеристик системы и даже к срабатыванию технологических защит, а неправильный выбор периода вызова регулятора может вызвать потерю устойчивости системы. Метод. Предложен метод настройки ПИ-регуляторов, учитывающий динамические характеристики объектов управления и результаты экспериментальных исследований. Приведены рекомендации по выбору коэффициентов пропорциональности и постоянной времени интегрирования, которые позволяют достичь апериодического переходного процесса, минимизировать риск насыщения и обеспечить высокое качество управления. Результат. Результаты моделирования, проведенного в программно-техническом комплексе «ЭНИКАД», подтвердили эффективность предложенного подхода. Вывод. Разработанные правила экспресс-оценки параметров регуляторов позволяют упростить процесс наладки, сократить время настройки и повысить надежность работы систем автоматического регулирования на АЭС. Это особенно важно для обеспечения безопасности и стабильности работы таких ответственных объектов, как атомные электростанции
-
ПРИМЕНЕНИЕ РЮКЗАЧНЫХ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОГО УРОВНЯ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ НСД
А.С. Жук80-912025-10-01Аннотация ▼Рассматривается задача проектирования безопасной системы защиты от НСД. В частности анализируются иерархические системы защиты данных с криптографическим распределением ключей, а именно задача организации доступа к файловым хранилищам. Несмотря на то, что криптографическое распределение ключей позволяет обеспечить безопасность информации от пользователей, не имеющих к ней доступ, иерархическая система управления доступом изначально не предназначена для решения задачи защиты информации от недобросовестных действий самого пользователя. Таким образом целью исследования является совершенствование иерархической системы защиты от НСД с криптографическим распределением ключей сверху-вниз для предотвращения несанкционированного обмена информацией между пользователями различного уровня доступа. Для достижения поставленной цели автором ранее было предложено использовать задачи Диофантового анализа, в частности задачи о рюкзаке. На основании требований, предъявляемых к иерархическим системам с криптографическим распределением ключей в своих работах автор сформулировал требования к рюкзачному вектору для возможности его применения, а также сформулировал и доказал условия, при которых эти требования будут выполнятся, в частности, условия инъективности мультипликативного рюкзачного вектора и условия сохранения сложности задачи о мультипликативном рюкзаке. В данной статье разработан рекурсивный алгоритм построения рюкзачного вектора, удовлетворяющего этим условиям. Показано, что мультипликативные рюкзачные векторы, удовлетворяющие общеизвестным достаточным критериям инъективности являются частным случаем рюкзачного вектора, построенного с помощью разработанного алгоритма. Проведен анализ известных алгоритмов построения инъективных рюкзачных векторов как для мультипликативного, так и для аддитивного случая, и показано, что существующие алгоритмы построения рюкзачных векторов можно применять, как составные части разработанного алгоритма. Далее автор показывает применение разработанного алгоритма для совершенствования иерархической системы защиты от НСД с криптографическим распределением ключей сверху-вниз
-
СТАБИЛИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ КВАДРОКОПТЕРА ВДОЛЬ ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ С ПОМОЩЬЮ СУБОПТИМАЛЬНОГО ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ С H2/H -КРИТЕРИЕМ
И. С. Тренёв2022-04-21Аннотация ▼Целью данной работы является построение субоптимального регулятора с -
критерием, стабилизирующего отклонение динамической системы от заданной программной
траектории. Предполагается, что на один вход системы будет подаваться импульсное возму-
щение, а на второй – -возмущение. Рассматриваемая -норма равняется максимально-
му значению -нормы выхода по всем -возмущениям и векторам импульсного возмущения,
для которых сумма квадратичной формы вектора импульсного возмущения с заданной весовой
матрицей и квадрата -нормы второго возмущения не превосходит единицу. В работе реали-
зуется процесс вычисления -нормы в терминах линейных матричных неравенств для
динамической системы. Важную роль в процессе сочетания -нормы и -нормы в -
норме выполняет весовая матрица, входящая в определение данной нормы. Стоит отметить,
что в отличии от -нормы, -норма достигается в смысле наихудшего - и импульсного возмущений, при которых достигается максимальное значение -нормы выхода. Необходи-
мо получить и линеаризовать математическую модель квадрокоптера, построить программ-
ную траекторию движения и стабилизировать отклонения с помощью субоптимального зако-
на управления с -критерием при наличии шумов в системе. В качестве инструмента
поиска субоптимального управления используется аппарат линейных матричных неравенств.
Объектом исследования в данной работе является квадрокоптер, который представляет со-
бой беспилотный летательный аппарат, имеющий четыре двигателя с воздушными винтами
(пропеллерами), создающими тягу. Оси винтов и углы лопастей зафиксированы и регулируются
лишь скорости вращения, что существенно упрощает конструкцию. C помощью уравнения
Ньютона-Эйлера, получена нелинейная математическая модель квадрокоптера, а также про-
изведена линеаризация данной модели в окрестности заданной программной траектории.
В среде MATLAB производится численное моделирование и построение траекторий движения
квадрокоптера, с помощью прикладного пакета для оптимизации YALMIP, Sedumi toolbox, про-
изводится решение линейных матричных неравенств. В среде Simulink, производится построе-
ние блока управления, стабилизирующего движение квадрокоптера вдоль заданной траектории
при наличии - и импульсного возмущений в системе. Производится демонстрация процесса
виртуальной визуализации полета. -
АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕСА ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА
А.З. Асанов , А. В. Куковинец , А.Ю. Чекин2022-03-02Аннотация ▼В настоящее время отечественные и зарубежные исследователи развивают в авиа-
ционной отрасли технологии, связанные с электрификацией функциональных систем воз-
душных судов. Тормозная система оказывает непосредственное влияние на безопасность,
устойчивость и функциональные возможности воздушного судна. Поэтому мотивация
замены гидравлической системы сопровождается результатами многосторонних исследо-
ваний архитектур электрических систем торможения, в том числе возможностью повы-
шения качества таких систем за счёт внедрения эффективного управления. Работа по-
священа методике аналитического синтеза алгоритма управления электрической систе-
мой торможения шасси воздушного судна, как многосвязного объекта управления, осно-
ванной на применении технологии вложения систем. Математическая модель содержит
описание электрических, механических и тепловых процессов системы. Требования к каче-
ству переходных процессов по угловой скорости колеса и температуре на поверхности
фрикциона задаются в виде ограничений на время регулирования и величину перерегулиро-
вания и далее преобразуются в форму эталонной модели. Показаны результаты компью-
терного моделирования динамики исходной и линеаризованной систем, а также системы с
синтезированным регулятором по полному вектору состояний. Приведены рассуждения о
робастности получаемого решения и показаны результаты компьютерного моделирования
системы с «упрощённым» регулятором. -
ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ ПОДХОД К СИНТЕЗУ АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ В УСЛОВИЯХ НЕДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
В. В. Свиридов2022-05-26Аннотация ▼Бурное развитие «многоагентных систем», как самостоятельного и многопланового
раздела искусственного интеллекта, привлекает к себе многих исследователей в различных
сферах деятельности. Темпы прогресса в развитии информационных технологий, распре-
делённых информационных систем, компьютерной техники определяют возможности
применения технологий робототехники в Вооружённых силах Российской Федерации.
Представленные в статье факторы санкционируют необходимость внедрения в войска
новых интеллектуальных технологий – автономных робототехнических комплексов (сис-
тем). Развитие методов искусственного интеллекта позволяет сделать новый шаг к из-
менению стиля взаимодействия комплексов между собой в составе робототехнической
системы. Возникла идея создания так называемых "автономных комплексов", которые
породили уже новый стиль адаптивного группового управления. Вместо взаимодействия,
инициируемого пользователем-оператором путём команд и прямых манипуляций, комплек-
сы самостоятельно вовлекаются в совместный процесс решения общей задачи в условиях
недетерминированной динамической среды. В статье предложен формализованный подход
к конструированию вариантов архитектур группового взаимодействия автономных робо-
тотехнических комплексов в системе, основанного на законе открытого управления, т.е.
индуцированных и достоверных предпочтений каждого комплекса к действию, удовлетво-
ряющих условиям совершенного согласования их деятельности, путём идентификации па-
раметров, при которых максимизируется целевая функция в различных режимах функционирования робототехнической системы. Представлена формализованная постановка за-
дачи синтеза системы адаптивного группового управления автономными робототехниче-
скими комплексами в условиях априорной неопределённости. Архитектура группового
взаимодействия комплексов адаптивно выстраивается исходя из условий внешней среды и
внутреннего состояния системы, в которых каждый комплекс группы функционирует для
достижения общей цели (решения системной задачи) в рассматриваемый момент времени
1 - 19 из 19 результатов
