Мехатронные системы ориентации и наведения
Перейти к содержимому

Мехатронные системы ориентации и наведения

  • автор:

Методология создания мехатронных систем с искусственным интеллектом Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Сергеев С. Ф.

Рассмотрены основные проблемы классической методологии создания мехатронных систем. Показано изменение вектора развития и содержания мехатроники как научной дисциплины в связи с переходом от проектирования простых мехатронных систем к сложным системам с искусственным интеллектом . Даны основные направления исследований длярешения проблемы сложных мехатронных систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Сергеев С. Ф.

Оценка параметров движения TV-модуля, влияющих на качество изображения
Образовательная, научная и прикладная составляющие мехатроники
Интеллектуальное управление в мехатронных системах
Особенность мехатронного подхода в робототехнике
Современное состояние и перспективы развития основных понятий в области мехатроники
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

AI MECHATRONICS SYSTEM DESIGN METHODOLOGY

A basic overview of the classical mechatronics methodology is considered. The changes in the discipline, based on the transition from the primitive mechatronics systems designing to the complex AI systems are discussed. The main research fields for the complex mechatronics systems problem -solving are described.

Текст научной работы на тему «Методология создания мехатронных систем с искусственным интеллектом»

формационные технологии. Системы управления. Т. 2. Вып. 3. Системы управления. 2006. С. 22 — 27.

ASSESSMENT OF PARAMETERS OF MOVEMENT TV-МОДУЛЯ INFLUENCING QUALITY OF THE IMAGE

The qualitative analysis of fluctuations of a platform of the mobile wheel robot with the installed TV-module is presented. The assessment ofparameters of movement of the threewheeled robot and the multibasic mobile wheel robot is lead.

Key words: the TV-module, the mobile wheel robot, transfer function, system of technical vision.

УДК 621.865.8; 382.049.77 (075.8)

С.Ф. Сергеев, д-р психол. наук, нач. отдела, (812) 313-82-33, ssfpost@mail.ru (Россия, Санкт-Петербург, Корпорация «Аэрокосмическое оборудование»)

МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ С ИСКУССТВЕННЫМ ИНТЕЛЛЕКТОМ

Рассмотрены основные проблемы классической методологии создания меха-тронных систем. Показано изменение вектора развития и содержания мехатроники как научной дисциплины в связи с переходом от проектирования простых мехатрон-ных систем к сложным системам с искусственным интеллектом. Даны основные направления исследований длярешения проблемы сложных мехатронных систем.

Ключевые слова: мехатроника, искусственный интеллект, среда, самоорганизация, постклассические представления.

В настоящее время технологический прогресс связан с интенсивной конвергенцией технических и гуманитарных дисциплин, создающих базис для проектирования сложных систем с искусственным интеллектом. Возникают новые прикладные науки, изучающие межсистемные эффекты и эмерджентные свойства, появляющиеся при междисциплинарном объединении систем разной физической и информационной природы. К данному классу дисциплин относится мехатроника. В ней отражены результаты междисциплинарного синтеза, возникающего на стыке механики, микроэлектроники, информатики и автоматики.

В процессе развития мехатроники в поле ее зрения появляются проблемы, которые не рассматривались в классических представлениях о предмете и объекте мехатроники. Это, прежде всего, проблемы появления

новых качеств у усложняющихся объектов технической среды, их интеграция в новые качественные образования, проявляющие свойства интеллектуальных систем. Это базис зарождающейся эмерджентной мехатроники, и он проявляется все отчетливее, по мере того, как мехатроника берет на себя функции тематического обеспечения проектирования управляемых физических систем.

Проблемы классической мехатроники

Мехатроника рассматривается как наука о компьютерном управлении в технических системах, как современная парадигма развития технической кибернетики [1]. Считается, что мехатроника — это междисциплинарная отрасль научно-прикладного и инженерного знания, ориентированная на создание сложных технических систем. Однако в таких ее определениях не отмечена специфика межсистемных отношений, порождаемых во взаимодействующих и взаимноориентирующихся независимых подсистемах разной природы при получении общесистемного результата в процессе взаимодействия системы с рабочей средой. Понятие «среда», отделенное от проектирования системы в простых мехатронных системах, приобретает большое значение при переходе к системам, организующим свою деятельность в сложных отношениях с другими системами и средами. Именно здесь появляется понятие «интеллектуальное поведение» меха-тронной системы.

Классическая методология проектирования мехатронных систем базируется на традиционном для инженеров разделении задач проектирования технической среды, которая разбивается на фрагменты подсистем разной технологической природы с последующей интеграцией их с помощью компьютерных технологий. Такой подход оправдал себя при проектировании простых открытых электромеханических систем, но малоэффективен при решении задач, возникающих при создании закрытых самоорганизующихся на основе собственного опыта систем с «разумным» поведением технической компоненты. Наблюдаемый в мехатронике переход от решения траекторных задач к реализации целенаправленного поведения мехатронной системы требует новых методологических схем, обеспечивающих работу с системами организованной сложности, что требует глубокого знания механизмов самоорганизации и внедрения принципов управления, аналогичных психической регуляции в живых организмах. Это требует и изменения технико-технологического и компонентного репертуара и состава элементной и структурной баз проектирования, включая конвергенцию мехатроники с нанотехнологиями [1], но далеко не исчерпывается только этим.

Изменение научно-практического вектора мехатроники

Рассмотрим определение мехатроники, учитывающее ее междисциплинарный характер и изменение объекта проектирования от электромеханических управляемых компьютером модулей к самоорганизующимся интеллектуальным системам, действующим в сложных окружающих средах, решающим задачу целенаправленного поведения [2].

Мехатроника — наука о межсистемных и средовых взаимодействиях и интегральных эффектах, возникающих в сложных самоорганизующихся технических системах, действующих в природных, технических и социальных средах, их появлении, использовании, планировании и реализации технологиями инженерного и эргономического проектирования при достижении конечных целей системы.

В данном определении речь не идет об «искусственном интеллекте» и «интеллектуальном управлении» в мехатронной системе. Эти термины порождены инженерными интерпретациями бытовых психологических представлений о сложных объектах. Они мало полезны в конкретном проектировании. Некорректность данных аналогий связана с тем, что технические кибернетические системы и живые организмы работают на разных системогенетических принципах: первые из них — на основе реализации алгоритмического поведения, заданного разработчиками системы, а вторые включают механизмы рефлексирующего сознания обслуживающего биологическую целостность организма и личности [3].

Понятие «искусственный интеллект» для классического мехатрон-ного объекта является интерпретацией наблюдателя анализирующего поведение сложной системы в среде и наделяющего ее разумным поведением. При этом среда не отделена от системы и является одним из условий, фактором, определяющим направление адаптивной и преобразующей деятельности системы, ее поведения.

Сложные мехатронные системы являются замкнутыми системами, действующими в среде на основе интерпретаций своего опыта [4]. Это самоорганизующиеся системы, имеющие многоуровневую структуру. Филимонов Н. Б. представляет пример трехуровневой архитектоники самоорганизующейся системы управления [5]:

— на первом (нижнем) уровне действует исходная программа, задающая начальную организацию функционирования системы на основе концепций многорежимного регулирования. Реализуется принцип управления по состоянию;

— на втором (среднем) уровне действует программа, обеспечивающая текущую самоорганизацию системы на основе концепции ситуативного управления. Осуществляется логическое управление объектом, реализующим принцип управления по ситуации;

— на третьем (верхнем) уровне в соответствии с концепцией «само-упорядоченного» поведения действует программа, обеспечивающая структурную, функциональную и параметрическую адаптацию к условиям управления с использованием эволюционных алгоритмов. Здесь происходит активное взаимодействие системы со средой и обеспечиваются отбор, структурно-параметрическая настройка модулей первого и второго уровней и их запуск в соответствии с текущим режимом и создавшейся ситуацией.

Можно сформулировать ряд направлений исследований, необходимых для решения проблемы создания мехатронных систем с интеллектуальным поведением:

— ассимиляция опыта самоорганизующихся систем в успешных и неуспешных взаимодействиях;

— возможность технической реализации циклов самоорганизации аутопоэтического типа в мехатронных системах;

— проектирование сложных мехатронных систем в их единстве со средой деятельности;

— разработка методов формализации самоорганизующихся систем;

— решение проблемы системной редукции сложности.

Все указанные направления в той или иной мере связаны с прогрессом в гуманитарных науках, служащих питательной средой для инженерных и технических решений в области мехатроники.

1.Теряев Е.Д., Филимонов Н.Б., Петрин К.В. Современный этап развития мехатроники и грядущая конвергенция с нанотехнологиями // Материалы 2-й Российской мультиконференции по проблемам управления. Мехатроника, автоматизация, управление. СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2008. С. 9-20.

2.Сергеев С.Ф. Психологические проблемы проектирования мехатронных сред эргатических систем // Материалы 2-й Российской мультиконференции по проблемам управления «Мехатроника, автоматизация, управление». СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2008. С. 287-290.

3.Сергеев С.Ф. Человеческий фактор в мехатронике: эргономические проблемы // Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ-2009): материалы международной научно-технической конференции. Таганрог: Изд-во ТТИЮФУ, 2009. С. 172-175.

4.СергеевС.Ф. Инженерно-психологическое проектирование сложных эрготехнических сред: методология и технологии // Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2009. С. 429-449.

5. Филимонов Н.Б. Эволюционные принципы самоорганизации функционирования систем управления // Управление и информационные технологии: сб. докл. 3-й Всероссийской науч. конф. Т. 1. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005. С. 35-44.

AI-MECHATRONICS SYSTEM DESIGN METHODOLOGY

A basic overview of the classical mechatronics methodology is considered. The changes in the discipline, based on the transition from the primitive mechatronics systems designing to the complex AI systems are discussed. The main research fields for the complex mechatronics systems problem-solving are described.

Key words: mechatronics, artificial intelligence, environment, self-organization, postclassical views.

O.B. Горячев, д-р техн.наук, проф., зав. кафедрой, (4872) 35-38-35, olegvgor@rambler.ru,

А.В. Чадаев, магистрант, (4872) 23-60-52, 140361-sau@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

МЕТОДИКА АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ЭСП НАВЕДЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТА, БАЗИРУЮЩЕГОСЯ НА ПОДВИЖНОМ ОСНОВАНИИ

Предлагается методика автоматизированного анализа и синтеза электрического следящего привода наведения и стабилизации объекта, расположенного на подвижном основании, базирующаяся на использовании интеллектуальных алгоритмов управления.

Ключевые слова: ЭСП, подвижное основание, нечеткий регулятор, оптимизация функций принадлежности.

Проблема проектирования электрических следящих приводов на подвижном основании актуальна для обширной группы современных технических систем. К этой группе относятся приводы систем, предназначенных для слежения за объектами, перемещающимися в пространстве (приводы систем радиолокационных камер, оптических визиров, координаторов, астроориентиров). При соизмеримости моментов инерции привода и основания можно говорить об их взаимном механическом влиянии

Мехатронные системы ориентации и наведения

Тематика выпускных квалификационных работ магистров выбирается в рамках следующего списка направлений:

  1. Мехатронные системы ориентации и наведения
  2. Силовые мехатронные модули роботов
  3. Мехатронные модули технологического оборудования
  4. Мехатронные модули манипуляторов
  5. Мобильные роботы различного назначения
  6. Манипуляционные роботы
  7. Беспилотные летательные аппараты
  8. Квадрокоптеры.
  9. Системы технического зрения
  10. Информационные системы мехатроники и робототехники
  11. Системы навигации и ориентации МР и БЛА.
  12. Схваты манипуляторов
  13. Системы управления группой роботов.

Выпускная квалификационная работа магистра выполняется в соответствии со следующими руководящими документами:

ВКР бакалавра

Тематика выпускных квалификационных работ бакалавров выбирается в рамках следующего списка направлений:

  1. Мехатронные системы ориентации и наведения
  2. Силовые мехатронные модули роботов
  3. Мехатронные модули технологического оборудования
  4. Мехатронные модули манипуляторов
  5. Мобильные роботы различного назначения
  6. Манипуляционные роботы
  7. Беспилотные летательные аппараты
  8. Квадрокоптеры.
  9. Системы технического зрения
  10. Информационные системы мехатроники и робототехники
  11. Системы навигации и ориентации МР и БЛА.
  12. Схваты манипуляторов
  13. Системы управления группой роботов.

Выпускная квалификационная работа бакалавра выполняется в соответствии со следующими руководящими документами:

Курсовое проектирование

При оформлении расчетно-пояснительных записок рекомендуется воспользоваться бланками к РПЗ курсовой работы и бланками к РПЗ курсового проекта.

Синтез высокоточной системы самонаведения ракеты с применением метода пропорционального наведения

Современные воздушные цели характеризуются малой заметностью, высокой маневренностью и высокой живучестью. Кроме того, для уничтожения некоторых конкретных целей, например боевых частей баллистических ракет, необходимо обеспечить прямое попадание, т. е. » hit to kill». Поэтому в настоящей работе представлена высокоточная система самонаведения ракеты с использованием пропорционального метода наведения для стрельбы по высокоманевренным целям. В частности, предложен метод параметрической оптимизации системы самонаведения ракеты для каждого динамического набора параметров ракеты. Кроме того, даны рекомендации по выбору начальных условий для синтеза системы самонаведения ракеты. По нашему опыту, мы должны выбрать малое начальное условие для синтеза системы самонаведения ракеты. Наконец, в статье также исследуется влияние систематической погрешности определения скорости, нормального ускорения ракеты и угловой скорости линии визирования ракеты и цели на точность работы системы самонаведения ракеты. Мы реализуем предложенную систему самонаведения ракеты и метод параметрической оптимизации в среде Matlab. Результаты экспериментов показывают, что с помощью предложенной системы и метода параметрической оптимизации ракета способна поражать современные воздушные цели с низкой видимостью, высокой маневренностью и высокой живучестью.

Ключевые слова

Об авторе

Технический Университет им. Лэ Куй Дон
Вьетнам

Кандидат технических наук, преподаватель, Факультет техники управления

Список литературы

1. Pupkov K. A., Egupov N. D., Kolesnikov L. V. etc. Highprecision homing systems: calculation and design. Computational experiment, Moscow, FIZMATLIT, 2011, pp. 31—64, 291, 295 (in Russian).

2. Arkhangelsk I. I., Afanasiev, P. P., Bolotov E. G., Golubev I. S., Matvienko A. M., Mizrahi V. Ya., Novikov V. N., Ostapenko S. N., Svetlov V. G. Designing anti-aircraft guided missiles, Moscow, Publishing house MAI, 2001, pp. 326—344 (in Russian).

3. Lebedev A. A., Karabanov V. A. Dynamics of control systems of unmanned flying vehicles, Moscow, Mechanical Engineering, 1965, pp. 76—152, pp. 410—442 (in Russian).

4. Lebedev A. A., Chernobrovkin L. S. flight Dynamics of unmanned flying vehicles, Moscow, Mechanical Engineering, 1962, pp. 11—84, 394—479 (in Russian).

5. Krynetskii E. I. Homing System, Moscow, Mechanical Engineering, 1970, pp. 62—75, 134—142 (in Russian).

6. Demidov V. P., Kutyev N. Sh. Control of anti-aircraft missiles, Moscow, Military Publishing House, 1989, pp. 23—31 (in Russian).

7. Neupokoev F. C. Shooting anti-aircraft missiles, Moscow, Military Publishing House, 1991, pp. 91—116 (in Russian).

8. Timofeev N. N., Shestun A. N. Design of non-stationary dynamic control systems of aircraft, St. Petersburg, BSTU, 2001, pp. 9—43 (in Russian).

9. Konashenkov A. I., Merkulov V. I. Aviation radio control system. Vol. 2: Electronic homing systems, Moscow, Radio Engineering, 2003, pp. 23—30 (in Russian).

10. Zarchan P. Tactical and Strategic Missile Guidance, third edition. Vol. 157. Progress in Astronautics and Aeronautics, published by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 1801 Alexander Bell Drive, Reston, VA 20191—4344, sixth edition, p. 14.

11. Siouris G. M. Missile Guidance and Control Systems, Springer-Verlag New York, Inc. 2004, pp. 166, pp. 194—196.

12. Yanushevcky R. Modern missiler guidance, Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, 2008, pp. 10, 18.

13. Do Quang Thong. Synthesis of the missile homing system taking into account the dynamic chracteristic of the measuring elements, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2019, vol. 20, no. 4, pp. 251—255 (in Russian).

ВКР магистра

Тематика выпускных квалификационных работ магистров выбирается в рамках следующего списка направлений:

  1. Мехатронные системы ориентации и наведения
  2. Силовые мехатронные модули роботов
  3. Мехатронные модули технологического оборудования
  4. Мехатронные модули манипуляторов
  5. Мобильные роботы различного назначения
  6. Манипуляционные роботы
  7. Беспилотные летательные аппараты
  8. Квадрокоптеры.
  9. Системы технического зрения
  10. Информационные системы мехатроники и робототехники
  11. Системы навигации и ориентации МР и БЛА.
  12. Схваты манипуляторов
  13. Системы управления группой роботов.

Выпускная квалификационная работа магистра выполняется в соответствии со следующими руководящими документами:

Copyright © 2024 Blue Design II. All Rights Reserved. Designed by VinaGecko.com. Powered by Joomla!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *