Аннотации статей журнала "Мехатроника, автоматизация, управление" №3, 2013

В. Н. Пилишкин, канд. техн. наук, проф., pilishkin@hotmail.com, "МАТИ" — РГТУ им. К. Э. Циолковского, г. Москва

Метод синтеза робастных регуляторов ограниченной сложности на основе краевых условий Ляпунова

Рассматривается задача синтеза робастного регулятора с учетом ограничений на сложность структурной и технической реализации. Предлагается подход, основанный на краевых условиях Ляпунова, позволяющий для систем общего вида на заданном множестве возмущений определять аналитическое выражение требуемого закона управления. Приводится условие разрешимости задачи синтеза.
Ключевые слова: краевые условия Ляпунова, структурная и техническая сложность реализации, фазовые ограничения, синтез робастного регулятора

Стр. 2 – 8

Pilishkin V. N. A Method of Synthesis of Robust Regulators of Constraint Complexity Based on Lyapunov Boundary Conditions
A problem is considered to synthesize a robust regulator with account of constraints for complexity of structural and technical implementation. An approach is suggested based on Lyapunov edge conditions permitting to determine analytical expression of a required control law for systems of general form in a given set of disturbances. A condition of solvability of the synthesis problem is given.

Keywords: Lyapunov edge conditions, complexity of structural and technical implementation, phase constraints, synthesis of a robust regulator

Содержание

С. В. Тарарыкин, д-р техн. наук, проф., tsv@ispu.ru, В. В. Аполонский, аспирант, A. И. Терехов, канд. техн. наук, доц., terehov@eims.isрu.ru, Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина

Исследование влияния положительных обратных связей на робастные свойства систем автоматического управления с регуляторами состояния*

Рассматриваются особенности работы систем автоматического управления при наличии положительных обратных связей по координатам состояния минимально-фазового объекта с нестабильными параметрами. Оцениваются возможности работы в этих условиях и выявляются резервы САУ для достижения комплекса заданных показателей качества при вариациях параметров. Предлагается методика определения областей робастной устойчивости, основанная на применении векторно-матричного и структурного представления САУ.
Ключевые слова: система автоматического управления, регулятор состояния, зона робастности, нули и полюсы, области устойчивости, вариации параметров

Стр. 9 – 15

*Работа выполнена в рамках гранта Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ РФ в области технических наук № НШ1559.2012.8.

Tararykin S. V., Apolonskiy V. V., Terekhov A. I. Investigation of the Influence of Positive Feedback on the Robust Properties of Control Systems with State Regulators
The features of automatic control systems in the presence of positive feedback over the coordinates of the minimum-phase state of the object with unstable parameters. Evaluated the possibility of working in these conditions and identify ACS reserves in achieving the specified quality of the complex variations in internal parameters. A method of identifying areas of robust stability based on the use of vector-matrix and the structural representation of ACS.

Keywords: automatic control system, control states, the area of robustness, the zeros and poles, stability region, the variation of parameters

Содержание

Е. В. Письменная, канд. техн. наук, доц., EPismen@yandex.ru, НИИ механики МГУ

Алгоритмы управления движением мобильного робота по заданным траекториям*

Рассматривается задача аналитического построения алгоритмов управления автономным трехколесным мобильным роботом, которые обеспечивают движение выбранной точки (полюса) аппарата по заданной траектории. Приведено описание сенсорной системы и цифровой системы управления роботом. Представлены результаты численного моделирования нелинейных уравнений движения робота, исследовано влияние начальных условий и возмущений. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований, выполненных в НИИ механики МГУ имени М. В. Ломоносова с лабораторным макетом робота "Зоркий", участника Всероссийских фестивалей мобильных роботов имени профессора Е. А. Девянина.
Ключевые слова: мобильные роботы, нелинейное управление, движение по траектории

Стр. 16 – 24

*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (государственный контракт № 07.524.11.4012).

Pismennaya E. V. Control Algorithms for Mobile Robot Motion along Specified Paths
In the paper analytical construction of control algorithms for an autonomous three-wheeled mobile robot is performed. The algorithms provide motion of a chosen point (a pole) of the robot along a given trajectory. Descriptions of the sensor system and the numerical control system are given. Results of numerical modeling of the nonlinear motion equations of a robot are represented; the influence of initial conditions and perturbations is studied. Experimental research is performed in the Institute of mechanics of Lomonosov MSU with the laboratory model of the robot "Zorkiy"—participant of the All-Russian mobile robot festival named after professor E. A. Devyanin. Results of the experimental research are discussed.

Keywords: mobile robots, nonlinear control, motion along a trajectory

Содержание

А. С. Егоров, программист, ООО "Фирма СТ", П. К. Лопатин, канд. техн. наук, доц., efal4@yandex.ru, Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева

Использование алгоритма полиномиальной аппроксимации в задаче управления манипулятором в среде с неизвестными препятствиями

Описывается алгоритм полиномиальной аппроксимации, предназначенный для поиска пути в n-мерном пространстве состояний в присутствии известных запрещенных точек. Приводятся результаты экспериментов при использовании этого алгоритма в качестве подпрограммы алгоритма управления движением семизвенного манипулятора в среде с неизвестными препятствиями.
Ключевые слова: манипулятор, обход препятствий, планирование пути, генетический алгоритм

Стр. 24 – 29

Egorov A. S., Lopatin P. K. Using the Algorithm of Polynomial Approximation in the Problem of Controlling a Manipulator in an Unknown Environment
This paper describes the algorithm of polynomial approximation used for finding a path of a n-link manipulator movement in an environment with known obstacles. Experimental results of using this algorithm as a subroutine in the algorithm for a seven-link manipulator control in unknown environment are given.

Keywords: manipulator, obstacles avoiding, path planning, genetic algorithm

Содержание

И. Л. Ермолов, канд. техн. наук, доц., ermolov@stankin.ru, М. В. Сонных, аспирант, МГТУ "Станкин"

Применение интеллектуальных систем акустического анализа в составе мобильного робота

Обсуждается структура бортовой интеллектуальной системы акустического анализа, рассматриваются традиционные и интеллектуальные математические методы обработки акустических данных с учетом специфики применений в составе мобильныхроботов. Приводятся результаты математического моделирования работы системы, полученные в ходе экспериментальных исследований.
Ключевые слова: мобильный робот, автономность, интеллектуальные методы обработки данных, нейронные сети, акустика

Стр. 29 – 34

Ermolov I. L., Sonnykh M.V. Intelligent Acoustic Analysis Application for Mobile Robots
This paper studies topic of designing acoustic system to recognize environment of autonomous robots. Acoustic recognition is performed through analysis environment's acoustic emission. Successful application of such system considerably increases autonomy level of a robot and improves interaction among multirobot system. This paper studies various approaches to this task, most of them are based on Fourier transform and the neural networks logic. Concluding part of paper presents results of experiments performed at Robotics and Mechatronics Department of MSTU "STANKIN".

Keywords: mobile robotics, UGV, robot's autonomy, acoustic analysis

Содержание

И. В. Брякин, канд. техн. наук, зав. лаб., bivas2006@yandex.ru, Институт автоматики и информационных технологий НАН Кыргызской Республики, г. Бишкек

Магнитодинамический магнитометр для задач дефектоскопии

Для решения задач дефектоскопии предлагается новый принцип построения феррозонда, основанный на использовании в качестве напряжения накачки парафазных сигналов. Представлена структурная схема магнитометра и вариант конструкции феррозонда, рассмотрены особенности режимов их функционирования.
Ключевые слова: дефектоскопия, неразрушающий контроль, феррозондовый метод, магнитодинамический магнитометр, полемер, градиентометр

Стр. 35 – 41

Brjakin I. V. The Magnetodynamic Magnetometer for Problems of Fault Detection
For the decision of problems the fault detection the new principle of construction the flux-gate is offered, based on use of a paraphased signals of the excitation. The structural flowchart of magnetometer and the variant of flux-gate design is presented, features of modes of their functioning are considered.

Keywords: the fault detection, not destroying control, flux-gate a method, magnetodynamic magnetometer, dimension field, gradiometer

Содержание

А. А. Гурченков, д-р физ.-мат. наук, зав. сектором, А. С. Есенков, канд. физ.-мат. наук, науч. сотр., М. В. Носов, канд. физ.-мат. наук, науч. сотр., michaelsoft@inbox.ru, Вычислительный центр им. А. А. Дородницына PАН, Москва

Управление движением ротора с полостью, частично заполненной идеальной жидкостью*

Рассматривается в линейной постановке задача Коши для возмущенного относительно равномерного вращения движения динамически симметричного твердого тела с полостью, содержащей идеальную жидкость со свободной поверхностью. При этом никакие ограничения на форму полости и характер возмущенного движения не накладываются. На основе полученных уравнений исследуется устойчивость стационарного вращения тела с жидкостью и намечается постановка широкого класса задач оптимального управления, для которых используются классические подходы принципа максимума Понтрягина и принципа оптимальности Беллмана. Приводится иллюстрирующий пример применимости формализма Гамильтона—Понтрягина.
Ключевые слова: уравнения Навье—Стокса, принцип максимума Понтрягина, вихревые движения жидкости

Стр. 41 – 47

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 12-01-00710-а.

Gurchenkov A. A., Esenkov A. S., Nosov M. V. A Control for a Rotor with a Cavity Containing an Ideal Liquid with a Free Surface
The Cauchy problem in the linear statement is considered for the perturbed motion of a dynamical symmetric body with a cavity containing an ideal liquid with a free surface. The motion is perturbed relative to uniform rotation. Note that there are no constraints imposed on the cavity shape and the nature of the perturbed motion. Based on the equations obtained, the stability of steady-state rotation of a body with liquid is investigated. For the system considered, the problem of optimal control with a terminal functional is posed. Analytical solutions are presented for the case when there are no constraints on the control.

Keywords: Navier-Stokes equations, Pontrjagin's principle of the maximum, rotational fluid motion

Содержание

Д. Н. Герасимов, канд. техн. наук, доц., gerasimovdn@mail.ru, В. О. Никифоров, д-р техн. наук, проф., nikiforov@mail.ifmo.ru, Санкт-Петербургский научно-исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

Адаптивное управление крутящим моментом в инжекторных двигателях внутреннего сгорания*

Решается задача адаптивного управления крутящим моментом в инжекторном двигателе внутреннего сгорания. В основе синтеза регулятора лежит параметрически и функционально неопределенная модель момента. Для достижения цели управления и компенсации неопределенностей модели используется метод непрямого адаптивного убавления, в рамках которого предлагаются и анализируются два алгоритма идентификации. Представлены результаты моделирования в среде MATLAB/Simulink и результаты тестирования автомобиля Chevrolet Tahoe.
Ключевые слова: инжектоpный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), моделирование ДВС, адаптивное управление ДВС

Стр. 47 – 55

*Статья написана в рамках хоздоговорной научной темы НИУ ИТМО № 77500 "Адаптивное и гибридное управление силовыми системами автомобилей".

Gerasimov D. N., Nikiforov V. O. Adaptive Torque Control in Injector Internal Combustion Engines
The problem of adaptive torque tracking in injector internal combustion engine is solved. The solution is based on the torque plant with parameter and function uncertainties. To achieve the control objective and compensate the uncertainties of the plant the approach of indirect adaptive control is used together with proposed and analyzed two identification algorithms. The result of simulation in MatLab/Simulink environment and the experimental results of Chevrolet Tahoe vehicle are presented.

Keywords: injector internal combustion engine (ISE), modeling of ICE, adaptive control of ICE

Содержание

Б. Ю. Васильев, аспирант, vasilev.bu@yandex.ru, Национальный минерально-сырьевой университет "Горный", Санкт-Петербург

Мехатронные перекачивающие комплексы на основе регулируемых электроприводов для подводного компримирования и транспортировки природного газа

Рассмотрены современные и перспективные технические средства освоения шельфовых месторождений природного газа арктических морей. Приведены структура и основные требования к мехатронным перекачивающим комплексам подводного компримирования и транспортировки. Рассмотрены структура и алгоритмы управления мехатронными комплексами. Исследована их эффективность. Приведены примеры мировой практики использования комплексов подводного компримирования.
Ключевые слова: шельф, мехатронный перекачивающий комплекс, подводное компримирование, регулируемый электропривод, табличный алгоритм управления

Стр. 55 – 60

Vasiljev B. Yu. Mechatronic Pumping Complexes Based on Controlled Electric Drive for Subsea Compressing and Transportation Natural Gas
The modern and advanced technological means of offshore natural gas fields of the arctic seas are watched. The structures and the basic requirements for the mechatronic pumping complexes subsea compressing and transportation are shown. The structure and control algorithms of the mechatronic complexes are watched. Their effectiveness are researched. Are examples of the use systems of subsea compressing in the world are shown.

Keywords: shelf, complex mechatronic pumping, subsea compressing, controlled electric drive, tabular control algorithm

Содержание

P. Н. Садеков, канд. техн. наук, доц., докторант филиала "Военной академии РВСН имени Петpа Великого", sadekovlar@mail.ru

Применение фильтра Калмана в задаче навигации подвижного объекта по данным стереовизуальных и одометрических систем

Рассматривается алгоритм комплексирования данных одометрических и стереовизуальных систем. Одометрическая система представлена одометром и гироскопом низкой точности. Стереовизуальная система состоит из двух камер, визирные оси которых параллельны продольной оси объекта. Особенностью решения задачи является нелинейность уравнений связи параметров систем. По результатам моделирования представлены оценки точности измерения координат подвижного объекта.
Ключевые слова: метод навигации счисления пути, стереосистемы технического зрения, фильтр Калмана, обработка информации, ключевые точки

Стр. 62 – 65

Sadekov R. N. Application of the Kalman Filter for Navigation Mobile Groundborne Object According to Stereo-Visual Systems and the Odometer
Proposed algorithm integration system, dead reckoning, and stereo-vision, mounted on a mobile groundborne object. Dead reckoning system consists of odometer and gyroscope low accuracy. Stereo-vision system is represented by two cameras. Vision axis camera parallel to the longitudinal axis of the object. The peculiarity of the solution of nonlinear equations is the relation between the parameters of systems. Presented results of estimating accuracy of the navigation parameters.

Keywords: Kalman filter, computer vision, navigation method, stereosystems, Simultaneous Location and Mapping

Содержание

A. A. Бобцов, д-р техн. наук, проф., декан, зав. кафедрой, bobtsov@mail.ifmo.ru, А. А. Пыркин, канд. техн. наук, доц., a.рyrkin@gmail.com, М. О. Суров, инженер, cuрuyc.a@gmail.com, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики

Управление ориентацией летательного аппарата с неизвестным тензором инерции

Предложен новый робастный подход в задаче управления ориентацией летательного аппарата. Полученный закон управления не зависит от компонентов тензора инерции или их оценок. Представлено доказательство асимптотической устойчивости ориентации космического аппарата. Для иллюстрации эффективности предлагаемого алгоритма управления представлен числовой пример.
Ключевые слова: робастное управление, ориентация летательного аппарата, тензор инерции

Стр. 65 – 70

*Работа поддержана Федеральной целевой программой "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы" (государственный контракт 11.519.11.4007)

Bobtsov A. A., Pyrkin A. A., Surov M. O. Robust Control Approach of Attitude for Spacecraft with Unknown Inertia Tensor
The new robust approach to solve the spacecraft attitude control problem is proposed. Obtained control low does not depend of inertia tensor components or its estimate. The proof of the asymptotic stability of the spacecraft orientation has been provided. To illustrate the effectiveness of the controller a numerical example is presented.

Keywords: robust control, attitude of spacecraft, inertia tensor

Содержание

Наверх