Academic literature on the topic 'Автономна робота'

Кратко проанализированы основные методы проектирования автономных роботов, в том числе автоматная модель, классифицирующий автомат, обучение с подкреплением на основе прямонаправленной модели, метод гомеокинеза для управления поведением робота. Выделены недостатки методов, не позволяющие создать автономный робот, работающий в режиме реального времени. Упомянуты некоторые важные для темы статьи работы в области когнитивных исследований и биохимии. Показан недостаток общей точки зрения на мыслительный процесс человека. Предложено рассматривать автономный робот и среду его работы как текст на языке математики. Выдвинута концепция рассмотрения робота на основе прагматического и семантического анализов как части семиотического анализа. Выдвинуты основные постулаты данного подхода. Сформулирована четырехуровневая структура анализа автоморфизмов для принятия решений роботом.

Анотація. Стаття присвячена актуальній проблемі визначення автономії вчителя іноземної мови. Автор на основі ретроспективного аналізу зарубіжних праць аналізує й узагальнює наукові погляди на визначення поняття. У статті зазначено поетапний шлях розгляду зарубіжними авторами поняття автономії вчителя. Простежено зміни тлумачення з урахуванням взаємозв’язку автономії учня та автономії вчителя, висвітлено узагальнені погляди на поняття автономії вчителя залежно від характеристик, включених у дефініцію. Автором здійснена спроба розглядати трактування терміну відповідно до фаз становлення вчителя іноземної мови. У роботі означені певні суперечності, які перешкоджають вітчизняному майбутньому вчителеві іноземної мови розвивати автономію упродовж фахової підготовки. Наголошується на важливості розвитку автономії ще впродовж педагогічної підготовки майбутнього вчителя у вищому навчальному закладі, створивши відповідні умови та оновлюючи методичну програму. Відзначено, що підготовці майбутніх вчителів до впровадження навчальної автономії значно сприяла програма з методики навчання англійської мови в рамках спільного проекту Міністерства освіти та науки України й Британської Ради „Шкільний учитель нового покоління”. Ключові слова: автономія вчителя, автономія учня, професійний розвиток учителя іноземної мови, методична підготовка вчителя.

В работе проведен анализ автономных робототехнических систем и разработана классификация, в которой установлены взаимосвязи между массогабаритными характеристиками, энергопотреблением и энергоемкостью источника питания рассмотренных систем. Рассмотрены существующие классификации робототехнических систем и выявлено, что большинство работ посвящены классификациям форм, свойствам и назначению роботов, а также факторам, влияющим на потребление энергии. Анализ и классификация автономных робототехнических средств по уровню потребления энергии позволит осуществлять обоснованный подбор наиболее эффективного класса и уровня мощности беспроводной системы передачи энергии для конкретного робота на этапе проектирования в зависимости от массогабаритных характеристик. Задача является особенно актуальной для активно развивающегося в настоящее время направления беспроводных систем передачи энергии мобильным роботам. В настоящем анализе основное внимание уделяется рассмотрению автономных мобильных наземных роботов, предназначенных для работы в помещениях. Рассмотрены роботы следующих типов: колесные, шагающие, антропоморфные и гибридные, включающие в себя несколько типов конструкций. Анализируемыми параметрами являются: потребляемая мощность, массогабаритные характеристики робота, используемый источник питания и его энергетические характеристики. Выделены четыре группы робототехнических систем по потребляемой мощности: потребители малой мощности (до 10 Вт), средней (от 10 до 250 Вт), высокой (от 250 до 1000 Вт) и сверхвысокой мощности (более 1000 Вт). Определены диапазоны потребляемых мощностей, линейных размеров, массы и энергоемкостей аккумуляторных батарей робототехнических средств для каждой из перечисленных групп. Построены графики зависимости потребляемой мощности от массогабаритных показателей рассмотренных роботов.

В статье рассматриваются вопросы, связанные с эволюцией развития механических уст-ройств, которые стали основой создания современных роботов, в том числе военных. С одной стороны, применение военных роботов, способных самостоятельно действовать в вооруженных конфликтах, рассматривается сегодня как неизбежный этап развития современной войны, поскольку они обладают огромными преимуществами по сравнению с живыми людьми, способны заменять солдат в боевых ситуациях, несовместимых с возможностями человека на поле боя: разведка, боевые действия, разминирование территории и т.д. С другой стороны, возникают этические проблемы, связанные с применением правовой ответственности «квазисубъекта» – оператора, дистанционно управляющего боевыми роботами. Автор приходит к выводу, что любые автономные боевые устройства, даже наделенные искусственным интеллектом, должны всегда находиться под контролем человека, а в ситуации, когда робот убил невиновного человека, «квазисубъект» – оператор должен быть привлечен к ответственности. Ключевые слова и словосочетания: искусственный интеллект, робототехника, роботы, автономные боевые роботы, БПЛА, международное гуманитарное право, правовая ответственность.

Публікація присвячена дослідженню нормативних процедур щодо правового забезпечення впровадження в морську галузь таких сучасних інноваційних технологій, як автономні надводні морські судна. Аналізується підготовча діяльність Комітету ІМО з безпеки на морі, яка спрямована на вирішення нормативно-правових питань, що виникають під час введення в експлуатацію таких інновацій. Охарактеризовано роботу створеної Комітетом спеціальної робочої групи. Метою її роботи позначено проведення регулятивного огляду для того, щоби встановити, наскільки безпечно й екологічно може бути забезпечено використання автономних суден за допомогою сучасних та нових інструментів ІМО. З аналізу циркулярів і звітів робочої групи встановлено поетапність її роботи. Створений допоміжний орган перш за все повинен оцінити, які з чинних міжнародних актів ІМО допускають і не допускають існування та експлуатацію автономних суден. Для цього прийняті до розгляду найбільш обов'язкові, з точки зору робочої групи, інструменти ІМО. Серед них слід назвати SOLAS-74 / 78, COLREGS-72, STCW 78, SAR 79, Convention LL-66, Convention ТМ-69. Після завершення другого етапу робоча група, використовуючи стандартні підходи до нормативної юридичної техніки, повинна запропонувати найбільш підходящий спосіб трансформації наявних норм міжнародного морського права для правового регулювання функціонування автономних суден. В рамках дослідження акцентується увага на циркулярі ІМО «Тимчасове керівництво з випробувань автономних суден», який прийнятий у рамках передостанньої сесії Комітету для надання допомоги державним органам і зацікавленим особам під час проведення випробувань систем та інфраструктури, пов'язаної з автономними суднами. Проблемами інтеграції автономних суден у сферу судноплавства зацікавилися інші міжнародні органи, міжнародні неурядові об'єднання та окремі держави. Щодо цього у статті характеризуються науково-дослідницька програма EMSA (дослідження SAFEMASS), проєкт MASSPorts, створений для досягнення гармонізації міжнародних стандартів під час випробувань та експлуатації автономних суден у портах. В результаті дослідження зроблено висновок про те, що в перспективі нормативне регулювання з аналізованого питання буде змішаним, що враховує експлуатацію автономних суден і суден, традиційно керованих екіпажами на борту. Однак у майбутньому є необхідність прийняти нового регулятивного інструменту, спеціально присвяченого цьому питанню.

Актуальність теми дослідження. Мінімізація енергоспоживання електроприводами безпілотного літального апарату (БПЛА) або робота дозволяє підвищити ступінь автономності (дальність, швидкість, або час дії). Постановка проблеми. У середовищі для багатодоменного моделювання на рівні структурних схем Simulink®, яке інтегроване з MATLAB®, представлено декілька моделей електричних двигунів, автономних джерел живлення, а також елементів систем керування. Адекватний підбір блоків, які б дозволили успішно відтворити прототип реальної фізичної системи керування, потребує окремого вирішення. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Більшість публікацій із моделювання в цій предметній галузі сфокусовано або на докладному описі роботи з MATLAB® та Simulink®, або на моделюванні динаміки автономних апаратів та керуванні ними для забезпечення позиціонування у просторі. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Питання оптимізації енергоспоживання автономного об’єкта з кількома електроприводами залишається поза увагою. Постановка завдання. Дослідження зосереджено на аналізі наявних Simulink-моделей електродвигунів, елементів живлення та керування, які можна було б використати для подальшої розробки системи керування БПЛА або робота з автономним живленням. Виклад основного матеріалу. Розглянуті особливості моделювання автономних апаратів, визначена динаміка окремого двигуна, сформульовано вимоги щодо точності стабілізації швидкості обертання ротора, проаналізовані блоки Simulink для автономних апаратів, на основі яких запропонована комплексна модель електропривода для автономного апарата. Висновки відповідно до статті. Моделювання систем електроприводів автономних апаратів корисно як на початковій стадії проектування, так і за наявності фізичного макета, оскільки суттєво скорочує час та матеріальні ресурси, потрібні для розробки енергозаощадливої системи керування.

Реалізація автономії волі в правових відносинах завдяки інформаційним технологіям зумовлює появу нових форм індивідуальності та інтересів, зокрема штучних, за межами усталених підходів до правового регулювання. Сучасні інформаційні технології створюють нові можливості реалізації та захисту прав людини, криптографічного забезпечення безпеки приватного життя людини, однак стають також інструментами вчинення правопорушень. Автоматичне прийняття рішень спрощує юридичні процедури, але несправедливі алгоритми насаджують нерівність, відчуження та гноблення. Метою статті є з’ясування змісту поняття особистої автономії у сфері IT-права та прогнозування його перспектив, опис існуючих і необхідних правових гарантій індивідуального самоконтролю в цифрову епоху. Аналіз практики Верховного Суду США, Європейського суду з прав людини та Європейського Суду справедливості показує, що здійснення правосуддя в умовах експансії інформаційних технологій у правові відносини потребує збереження усталеної рівноваги прав та обов’язків, пристосування існуючих правових механізмів до нових реалій, застосування фундаментальних принципів права для розвитку правових механізмів тоді, коли старі правові технології вже не допомагають ефективно утверджувати верховенство права. Специфікою особистої автономії у праві інформаційних технологій є мінливість і безпрецедентність її проявів, що вимагає створення нових правових механізмів для утвердження верховенства права на основі субсидіарності правозастосування, довіри та невтручання в автономні суспільні відносини у сфері інформаційних технологій за винятком випадків правомірної необхідності, наприклад, у разі нездатності осіб уникати очевидних загроз, вирішувати проблеми і конфлікти. Враховуючи зростаюче значення роботів (тобто машин, які автоматично працюють в інтересах людей) у житті цивілізованого суспільства та успішні розробки штучного інтелекту, здатного приймати самостійні рішення у правових відносинах, слід розглянути можливість визнання конституційних прав роботів, зокрема, прав на існування, належне функціонування, захист законом, пов’язаних із обов’язками роботів служити людям. Необхідно не тільки подбати про відповідальність людей за своїх роботів та відповідальність роботів за протиправне функціонування, наприклад, у формі деактивації, а й включати у програмне забезпечення розумних машин технічні гарантії правомірного функціонування, етичні передумови на зразок трьох законів роботехніки А. Азімова, що мають бути невід’ємною частиною системи прийняття машиною самостійних рішень, штучної особистої автономії, тобто правової автономії штучного інтелекту. При цьому критерії правосуб’єктності штучного інтелекту можуть бути встановлені законодавством і застосовуватися судами та правоохоронними органами, за необхідності, із залученням фахівців зі штучного інтелекту для вирішення питання примусової деактивації робота, подібно до проведення судово-психіатричної експертизи для перевірки кримінальної деліктоздатності та цивільної дієздатності фізичної особи.

Робота присвячена вибору оптимальних траєкторій руху інтелектуальних мобільних роботів (ІМР) з автономною системою пересування і навігації при дистанційному зондуванні земель лісового фонду. Це завдання є актуальною при використанні мобільних роботів з обмеженим часом роботи. Вона має безліч практичних застосувань, зокрема, при моніторингу, фотозйомки, картографуванні, охоронному патрулювання лісового фонду, також при організації роботи автоматизованих складських приміщень. Розглянута задача є оптимизационной; цільовою функцією є сума переміщень об'єктів (ІМР) до місць виконання завдання. Для вирішення завдання використовується перетворення матриці переміщень, що дозволяє в результаті отримати розподіл об'єктів по точках мети з найменшим сумарним переміщенням і в необхідному для подальшого використання форматі. Для вирішення завдання розроблений алгоритм з попередніми розбиттям на підсистеми. На основі математичної моделі руху ІМР розраховані траєкторії руху для оптимального розподілу об'єктів по місцях роботи. Аналіз отриманих результатів математичного моделювання процесу показує істотну економію часу при переміщенні об'єктів до місця і, відповідно, збільшення часу роботи. Розроблений алгоритм і програмний модуль надають можливість оптимізувати розподіл інтелектуальних мобільних роботів, які проводять облік лісових ресурсів, в результаті, отримувати об'єктивну інформацію про стан лісових фондів. Програма призначена для використання при моніторингу, фотозйомки лісових масивів. Програмний блок реалізований у вигляді окремого модуля для інтегрування в геоінформаційну систему.

Стаття досліджує передумови активізації процесу розробки мобільних роботів напочатку XXI сторіччя. Наведено перелік факторів, що безпосередньо впливають на інтенсифікацію розвитку робототехніки. Процес зростання кількості розробок в цьому секторі обумовлює необхідність їх чіткої класифікації. Автором запропоновано систему класифікації бойових наземних роботизованих комплексів в розрізі масо-габаритних характеристик та ступеню їх автономності. Сформована класифікаційна таблиця, де наведено типові приклади роботизованих комплексів відповідно до різних квадрантів. Таблиця побудована виходячи з п’яти масо-габаритних груп наземних роботизованих комплексів та чотирьох рівнів автономності. Окремо по кожному квадранту таблиці надані головні тактико-технічні характеристики роботизованих комплексів, що заявлені розробниками та безпосередньо впливають на ефективність зразків. Такі показники як радіус телекерування роботом з боку оператора, швидкість пересування, тривалість роботи на одній зарядці, можливість додаткового корисного навантаження або бойові можливості наведені для всіх зразків. В наступній таблиці проаналізовані тактико-технічні характеристики та переваги різних роботизованих комплексів для висвітлення їх ефективності та зручності під час експлуатації. Серед провідних факторів, що безпосередньо впливають на ефективність зразків автор відокремив наступні: тип приводу, наявність легкозаймистих речовин на борту, легкість старту роботи роботизованого комплексу в складних метеорологічних умовах, акустична, термічна та візуальна непомітність, наявність власного повноцінного бойового модуля та вбудованої системи автономного руху. Наприкінці статті згадується про потужний рух проти роботів-вбивць (Campaign to Stop Killer Robots) та його відомих адептів з усього світу. Наведено визначення автономної зброї та її відмінності від зброї, керованої оператором. Вказано на головні загрози, пов’язані із автономною зброєю. Запропоновано також думку автора щодо перспектив руху “Campaign to Stop Killer Robots” в умовах поглиблення конфліктів по всьому світу.

Наведено дослідження гармонічного складу тягових струмів у залізничній системі електропостачання постійного струму. В дослідженні враховано вплив вищих гармонік, зумовлених несиметрією живильної напруги, гармонік трифазних випрямлячів тягових підстанцій, роботу пасивного гібридного фільтра тягової підстанції, а також вплив вищих гармонік, зумовлених імпульсним споживанням струмів тягових автономних інверторів напруги електрорухомого складу з асинхронним тяговим електроприводом. На прикладі фільтра тягової підстанції ЕЧ-20 регіональної філії «Південна залізниця» АТ «Укрзалізниця» показано, що неканонічні гармоніки, зумовлені несиметрією живильної напруги, не придушуються існуючими режекторними ланками фільтра. Вплив вищих гармонік електрорухомого складу досліджено на прикладі роботи асинхронного тягового електропривода з вхідним LC-фільтром та автономним інвертором напруги електричного рухомого складу. Дослідження роботи автономного інвертора напруги електрорухомого складу виконано для режимів синусоїдальної широтно-імпульсної модуляції і просторово-векторної широтно-імпульсної модуляції. Показано, що застосування просторово-векторної широтно-імпульсної модуляції дає змогу покращити гармонічний склад тягових струмів і знизити їх коефіцієнт гармонічних спотворень. Визначення гармонічного складу та перехідних процесів виконано шляхом комп’ютерного моделювання в програмі Mаtlаb/Sіmulіnk. На підставі визначеного гармонічного складу в контактній мережі наведено дослідження впливу скін-ефекту на розподіл щільності струму в перерізі контактного проводу системи залізничного електропостачання постійного струму. Дане дослідження було виконано також шляхом комп’ютерного моделювання в програмі Аnsys Maxwell. Як результат, скін-ефект викликає збільшення еквівалентного активного опору провідника, що зумовлює збільшення додаткових втрат потужності в контактному проводі систем залізничного електропостачання, викликаних вищими гармоніками тягових підстанцій та вищими гармоніками електрорухомого складу

У доповіді розглянуто проблему орієнтації мобільного робота в навколишньому середовищі. Розроблено алгоритм визначення форми, розміру на позиції перешкоди за зображенням. Визначено його переваги та недоліки при застосуванні до задачі управління автономним мобільним роботом.
In the report it is considered the problem of mobile robot orientation in the environment, developed the algorithm to define the obstacles shape, size and position upon the image, determined its advantages and disadvantages applying to the problem of robot control.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – "Електротехнічні комплекси та системи" – Харківський Національний Університет Міського Господарства імені О. М. Бекетова, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі підвищення ефективності тягового асинхронного електропривода (ТАЕП) з автономним джерелом живлення за критерієм максимізації співвідношення момент-струм (МТРА) за рахунок оптимізації системи керування тяговим асинхронним двигуном (ТАД) з урахуванням зміни підведеної потужності. Розглянуто існуючі підходи до оптимізації з та без урахування впливу характеристики намагнічування ТАД. Серед недоліків підходу до оптимізації за критерієм максимізації ККД наведено, що вона потребують значних стендових випробувань тягового електроприводу. Для подальших досліджень був обраний критерій оптимізації MTPA. Встановлено, що існуючі підходи до оптимізації за критерієм МТРА створювались за умови повного використання автономного інвертора за напругою і не враховують режимів роботи в умовах обмеження потужності ТАД. Розглянуто особливості проведення дослідження роботи ТАЕП (на базі моделювання), що дозволило визначити структуру імітаційної моделі та її необхідні складові. Встановлено, що для більш поглибленого аналізу (на базі моделювання) процесів, що відбуваються у ТАЕП, у тому числі і під час нештатних режимів, необхідні: імітаційна модель електричної та керуючої частини ТАЕП; імітаційна модель механічної частини рухомого складу, включаючи контакт "колесо − рейка"; імітаційна модель профілю колії. Для проведення досліджень, в якості базового зразка було обрано рухомий склад з автономним джерелом живлення – дизель-поїзд ДЕЛ-02. Створення імітаційних моделей ТАЕП, узгоджених з результатами випробувань ТАЕП базового зразка дозволили оцінити адекватність результатів дослідження оптимізованого ТАЕП. Послідовність виконання дослідження реалізовано за наступним алгоритмом: для отримання адекватної моделі ТАЕП досліджена система керування ТАЕП базового зразка; після верифікації імітаційної моделі в системі керування здійснена заміна структури та алгоритму керування ТАЕП, а саме заміна скалярної системи керування на векторну систему, що оптимізована за критерієм МТРА; оцінені результати імітаційного моделювання поїзних режимів оптимізованого ТАЕП. Розроблено імітаційні моделі складових та загальну модель ТАЕП, що адаптована для проведення досліджень за обраними задачами. Імітаційну модель джерела живлення подано спрощеною, оскільки перехідні процеси дизель-генераторної установки мають значно більшу інерційність, ніж процеси розвитку аварійних та нештатних режимів у електричній та механічній частинах ТАЕП. При імітаційному моделюванні системи автономний інвертор напруги – тяговий асинхронний двигуи (АІН – ТАД) проведено перевірку реалізації нелінійності магнітного кола імітаційної моделі ТАД шляхом моделювання досліду холостого ходу для восьми значень лінійної напруги ТАД. Для оцінювання, отримана характеристика холостого ходу порівнювалася з результатами стендових випробувань восьми серійних ТАД типу АД906 (виробництва ДП "ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ"), що дало змогу відобразити статистичне відхилення параметрів діючих зразків ТАД від розрахункових, що не перевищують 5 %. Для підтвердження адекватності загальної моделі ТАЕП було проведено порівняльний аналіз результатів імітаційного моделювання та результатів поїзних випробувань базового зразка при русі зі швидкістю 5 км/год та при розгоні до швидкості 50 км/год по рівній ділянці колії. Встановлено, що відхилення результатів імітаційного моделювання від результатів експерименту за F-критерієм Фішера не перевищують 5 %. При вирішенні задачі синтезу системи керування ТАД, оптимізованої за критерієм МТРА, запропоновані аналітичні вирази обчислення кута положення вектора струму ТАД, значення модуля вектора потокозчеплення ротора ТАД, що враховує зміну величини підведеної потужності. Обґрунтовано вибір способу апроксимації характеристики потокозчеплення ротора ТАД у режимі послаблення поля, отриманий у ході проведення дослідження перехідних процесів у системі АІН – ТАД у режимі послаблення поля. Встановлено, що апроксимація характеристики потокозчеплення тягового двигуна типу АД906 за допомогою лінійної функції призводить до значних відхилень величини потужності двигуна, а саме до рівня 82.6 % від номінальної, що в свою чергу призводить до зниження величини електромагнітного моменту на 20%. Встановлено, що при апроксимації характеристики потокозчеплення складеною функцією з двох лінійних дозволяє зменшити такий ефект, проте на ділянці зламу характеристики мають місце збурення величини споживаної потужності та перевантаження асинхронного двигуна за потужністю на 4 %. Апроксимація характеристики намагнічування за допомогою полінома 4-го порядку не мають таких ефектів, чим і обумовлений вибір способу апроксимації. Встановлено, що без вживанні спеціальних заходів щодо виявлення та припинення надлишкового проковзування у контакті колесо – рейка відбувається розвиток фрикційних коливань, що супроводжуються знакозмінними значеннями електромагнітного моменту ТАД, які перевищують допустимі (1.2 – 1.5 рази). Тому, для ТАЕП запропоновано математичний опис блока корекції та розподілу задання струму ТАД залежно від поточних частот обертання роторів ТАД, що дозволило обмежити прискорення частот обертання, для контролю динаміки руху або створення ефективного захисту від надмірного проковзування колісних пар (боксування, юза). Ефективність роботи такої системи була досліджена при імітаціному моделюванні поїзних режимів роботи при русі по ділянці колії з незадовільними умовами зчеплення колеса з рейкою. Встановлено, що застосування блоку корекції та розподілу струму ТАД виключають надмірне проковзування колісних пар при реалізації граничного за умовами зчеплення тягового зусилля. Розроблено імітаційну модель оптимізованого ТАЕП і встановлено, що використання оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності дає змогу збільшити електромагнітний момент ТАД в залежності від величини обмеження потужності від 2 % до 53 % у режимі пуску, а коефіцієнт потужності на 17.6 %. Таким чином в ході проведеного дослідження показано, що застосування оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності підвищує ефективність автономного тягового електроприводу.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.09.03 – Electrical complexes and systems. – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of increasing the efficiency of traction asynchronous electric drive (TAED) rolling stock with autonomous power supply by the criterion of maximizing the ratio of moment to current (MTPA) by optimizing the control system of asynchronous motor (AM). The existing approaches to optimization with and without taking into account the influence of the magnetization characteristics of AM are considered. Among the disadvantages of the approach to optimization by the criterion of efficiency maximization is that it requires significant bench tests of the traction electric drive. The MTPA optimization criterion was chosen for further research. It is established that the existing approaches to optimization according to the MTPA criterion were created under the condition of full use of the autonomous voltage inverter and do not take into account the operating modes in the conditions of AM power limitation. The peculiarities of the study of TAED (based on modeling) are considered, which allowed to determine the structure of the simulation model and its necessary components. It is established that for a more in-depth analysis (based on modeling) of the processes occurring in TAED, including during non-standard modes, it is necessary: simulation model of the electrical and control part of TAED; simulation model of the mechanical part of the rolling stock, including the contact "wheel – rail"; simulation model of track profile. For research, a rolling stock with an autonomous power supply – a diesel train DEL-02 was chosen as a basic sample. The creation of simulation models of TAED, consistent with the results of TAED tests of the basic sample allowed to assess the adequacy of the results of the study of optimized TAED. The sequence of the study was implemented according to the following algorithm: to obtain an adequate model of TAED, the control system of TAED of the basic sample was investigated; after verification of the simulation model in the control system, the structure and control algorithm of TAED were replaced, namely the replacement of the scalar control system with a vector system optimized by the MTPA criterion; the results of simulation modeling of train modes of optimized TAED are estimated. Simulation models of components and the general model of TAED which is adapted for carrying out researches on the chosen tasks are developed. The simulation model of the power supply is presented in a simplified way, because the transients of the diesel generator set have a much greater inertia than the processes of development of emergency and non-standard modes in the electrical and mechanical parts of TAED. In the simulation of the system autonomous voltage inverter – traction asynchronous motor (AIN – AM), the implementation of the nonlinearity of the magnetic circuit of the simulation model AM was checked by simulating the no-load experiment for eight values of the linear voltage AM. For evaluation, the obtained idling characteristic was compared with the results of bench tests of eight serial AM type AD906 (manufactured by SE "ZAVOD" ELEKTROVAZHMASH"), which allowed to display the statistical deviation of the parameters of existing samples of AM from the estimated not exceeding 5%. To confirm the adequacy of the general model of TAED, a comparative analysis of the simulation results and the results of train tests of the base sample when driving at a speed of 5 km / h and when accelerating to a speed of 50 km / h on a flat section of track. It is established that the deviation of the simulation results from the results of the experiment according to Fisher's F-test does not exceed 5%. When solving the problem of synthesis of AM control system optimized by MTPA criterion, analytical expressions for calculating the angle of position of AM current vector, value of modulus of flux coupling vector of AM rotor, taking into account change of supplied power value are offered. The choice of the method of approximation of the flux coupling characteristic of the AM rotor in the field weakening mode, obtained during the study of transients in the AIN – AM system in the field weakening mode, is substantiated. It is established that the approximation of the flux coupling characteristic of the traction motor type AD906 using a linear function leads to significant deviations of the engine power, namely to the level of 82.6% of the nominal, which in turn reduces the electromagnetic torque by 20%. It is established that when approximating the flux coupling characteristics by a composite function of two linear ones allows to reduce this effect, however, at the fracture site the characteristics disturb the power consumption and overload the induction motor by 4%. Approximation of the magnetization characteristic using a 4th order polynomial does not have such effects as the choice of the approximation method. It is established that without taking special measures to detect and stop excessive slippage in the wheel – rail contact, the development of frictional oscillations is accompanied by alternating values of the electromagnetic moment of AM, which exceed the allowable (1.2 – 1.5 times). Therefore, for TAED the mathematical description of the block of correction and distribution of the AM current depending on current rotational speeds of AM rotors is offered that allowed to limit acceleration of rotational frequencies, for control of dynamics of movement or creation of effective protection against excessive slipping of wheel pairs (boxing, yuz). The efficiency of such a system was studied in the simulation of train modes of operation when moving along the track with unsatisfactory conditions of traction of the wheel with the rail. It is established that the use of the correction and current distribution unit AM excludes excessive slippage of the wheelsets in the implementation of the ultimate in terms of traction. A simulated model of optimized TAED was developed and it was found that the use of optimization according to the MTPA criterion taking into account the amount of power supplied to AM allows to increase the electromagnetic torque of AM depending on the power limit from 2% to 53% in start-up mode and power factor by 17.6%. Thus, in the course of the study it was shown that the use of optimization according to the criterion of MTPA taking into account the amount of power supplied to the AM increases the efficiency of the autonomous traction drive.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – "Електротехнічні комплекси та системи" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2020. Дисертація присвячена вирішенню науково-практичної задачі по підвищенню ефективності тягового асинхронного електроприводу (ТАЕП) з автономним джерелом живлення за критерієм максимізації співвідношення момент-струм (МТРА) за рахунок оптимізації системи керування тяговим асинхронним двигуном (ТАД) з урахуванням зміни підведеної потужності. Розглянуто існуючі підходи до оптимізації з та без урахування впливу характеристики намагнічування ТАД. Встановлено, що існуючі підходи до оптимізації за критерієм МТРА створювались за умови повного використання автономного інвертора за напругою та не враховують режимів роботи в умовах обмеження потужності ТАД. Розглянуто особливості проведення дослідження роботи ТАЕП (на базі моделювання), що дозволило визначити структуру імітаційної моделі та її необхідні складові. Для проведення досліджень був обраний рухомий склад з автономним джерелом живлення – дизель-поїзд ДЕЛ-02, як базовий зразок. Розроблені імітаційні моделі складових та загальна модель ТАЕП, що адаптована для проведення досліджень за обраними задачами. Імітаційна модель джерела живлення представлена спрощеною, оскільки перехідні процеси дизель-генераторної установки мають значно більшу інерційність, ніж процеси розвитку аварійних та нештатних режимів у електричній та механічній частинах ТАЕП. При імітаційному моделюванні системи автономний інвертор – ТАД проведена перевірка реалізації нелінійності магнітного кола імітаційної моделі ТАД шляхом моделювання досліду холостого ходу для восьми значень лінійної напруги ТАД. В якості оцінки, отримана характеристика холостого ходу порівнювалася з результатами стендових випробувань восьми серійних ТАД типу АД906 (виробництва ДП "ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ"), що дозволило відобразити статистичне відхилення параметрів діючих зразків ТАД від розрахункових, що не перевищують 5%. Для підтвердження адекватності загальної моделі ТАЕП був проведений порівняльний аналіз результатів імітаційного моделювання та результатів поїзних випробувань базового зразка при русі зі швидкістю 5 км/г та при розгоні до швидкості 50 км/г по рівній ділянці шляху. Встановлено, що відхилення результатів імітаційного моделювання від результатів експерименту за F-критерієм Фішера не перевищують 5%. При вирішенні задачі синтезу системи керування ТАД, оптимізованої за критерієм МТРА, запропоновані аналітичні вирази обчислення кута положення вектора струму ТАД, значення модуля вектора потокозчеплення ротора ТАД, що враховує зміну величини підведеної потужності. Обґрунтований вибір способу апроксимації характеристики потокозчеплення ротора ТАД в режимі послаблення поля, отриманий в ході проведення дослідження перехідних процесів у системі автономний інвертор напруги – ТАД в режимі послаблення поля. Для ТАЕП запропонований математичний опис блоку корекції та розподілу завдань струму ТАД в залежності від поточних частот обертання роторів ТАД, що дозволило обмежити прискорення частот обертання, для контролю динаміки руху або створення ефективного захисту від надмірного проковзування колісних пар (боксування, юзу). Розроблено імітаційну модель оптимізованого ТАЕП та встановлено, що використання оптимізації за критерієм МТРА з урахуванням величини підведеної до ТАД потужності дозволяють збільшити електромагнітний момент ТАД на 53% в режимі пуску, а коефіцієнт потужності на 17.6%, що підтверджує ефективність запропонованих рішень.
Thesis for a candidate degree by speciality 05.09.03 – Electrical complexes and systems. - National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to solving the scientific and practical problem of increasing the efficiency of traction asynchronous electric drive (TAED) with autonomous power supply by the criterion of maximizing the ratio of moment to current (MTPA) by optimizing the control system of asynchronous motor (AM). Existing approaches to optimization with and without the influence of AM magnetization characteristics are considered. It is established that the existing approaches to optimization by the criterion of MTPA were created under the condition of full use of the standalone inverter by voltage and do not take into account the modes of operation under conditions of power limitation of AM. Component simulation models and a general TAED model have been developed, adapted for conducting research on selected tasks. The simulation model of the power source is simplified, since the transients of the diesel generator set have much greater inertia than the processes of the growth of emergency and abnormal modes in the electrical and mechanical parts of the TAED. In the simulation of the system, the standalone inverter-AM is tested for the implementation of the nonlinearity of the magnetization curve of the AM simulation model by simulating the idling test for eight values of the linear AM voltage. As an estimate, the obtained idling characteristic was compared with the results of bench tests of eight serial AMs of AD906 type (manufactured by SE "ELEKTROVAZhMASH"), which allowed to reflect the statistical deviation of the parameters of the existing AM samples from the calculated, not exceeding 5%. In order to confirm the adequacy of the general model of TAED, a comparative analysis of the simulation results and the results of train tests of the basic sample was carried out when driving at a speed of 5 km / h and at acceleration to a speed of 50 km / h in a flat section of the road. It is established that the deviations of the simulation results from the results of the Fisher F-test do not exceed 5%. In solving the problem of synthesis of the control system AM, optimized by the criterion of MTPA, analytical expressions of calculating the angle of position of the vector of AM current are proposed, the value of the module of the vector of coupling of the rotor AM, taking into account the change of the magnitude of the input power. The rational for choosing of the method for constructing a characteristic flux linkage of the AM rotor in the field attenuation mode, obtained during the study of transients in the system autonomous voltage inverter-AM in the field attenuation mode. For TAED, a mathematical description of the block of correction and distribution of tasks current AM was proposed, depending on the current rotational speed of the AM rotors, which allowed to limit the acceleration of rotation frequencies, to control the dynamics of movement or to create effective protection against excessive slippage of wheel pairs (boxing, yuz). An optimized TAED simulation model was developed and it was found that using the MTPA criterion optimization, taking into account the magnitude of the AM power, allows to increase the AM electromagnetic moment by 53% in the start mode, and the power factor by 17.6%, which confirms the efficiency of the proposed solutions.

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 22 грудня 2020 р. о 08 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 24 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 403
Пелехатий Ю.Р. Розробка та дослідження системи моніторингу та управління для мобільних автономних засобів з функціями наявного місцерозташування і пройденого шляху. 151 – «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. – Тернопіль, 2020. В роботі виконано розробку та дослідження системи моніторингу та управління для мобільних автономних засобів на базі міні-компютера Raspberry Pi. Pelekhatyi Y.R. Development and study of a monitoring and control system for mobile autonomous devices with current location and distance covered functions. 151 - "Automation and computer-integrated technologies" - Ternopil National Technical University named after Ivan Pulyuy. - Ternopil, 2020. Development and study of the monitoring and control system for mobile autonomous devices based on the Raspberry Pi mini-computer was performed.
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ І ТЕРМІНІВ 8 ВСТУП 9 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 10 1.1 Практичне застосування системи і автономних мобільних засобів 10 1.1.1 Безпілотні автомобілі 10 1.1.2 Медичні роботи з використанням хмарних обчислень 12 1.1.3 Промислові роботи та розумна фабрика 13 2 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 17 2.1 Завдання системи моніторингу і управління 17 2.2 Розробка структури автономного мобільного засобу 17 3 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 23 3.1 Проектування електронних компонентів плати 24 3.1.1 Регулятор напруги 5 В і 3.3 В 24 3.1.2 Статусні світлодіоди 27 3.1.3 Розєднуючі Конденсатори 29 3.1.4 Генератор частот 30 3.1.5 Роз'єми 31 3.1.6 Цифрові датчики ефекту Холла 33 3.1.7 Цифровий інфрачервоний датчик наближеності та датчик слідуючої лінії 33 3.1.8 Мікроконтролер та підключення 35 3.2 Програма та протоколи на мікроконтролері 38 3.2.1 Керування кроковими двигунами 38 3.3. Проектування конструкції та електропостачання 40 3.3.1 Конструкція засобу 40 3.3.2 Система електропостачання 43 4 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 46 4.1 Дослідження затримки передачі даних з командою 46 4.2 Затримка передачі відеопотоку з засобу на клієнт 47 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 48 5.1 Програмування Raspberry Pi 48 5.2 Камера Raspberry Pi та відеопотік 50 5.3 REST сервіс і SPI 52 5.4 Додаток і користувацький інтерфейс 56 5.4.1 Огляд програми для Android 58 5.4.2 BaseActivity і класи комунікації REST 62 5.4.3 MainActivity і ручний контроль 65 5.4.4 PointToPointActivity 69 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 72 6.1. Загальна характеристика приміщення і робочого місця 73 6.2. Аналіз потенційно небезпечних і шкідливих виробничих факторів на робочому місці 75 6.3. Безпека в надзвичайних ситуаціях 77 ВИСНОВКИ 80 БІБЛІОГРАФІЯ 81 ДОДАТКИ 83

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 21 грудня 2020 р. о 08 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 24 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 403
У роботі було розроблено автоматизовану систему для побудови карти з одночасним контролем наявного місцерозташування і пройденого шляху в мобільних автономних засобах. Було розроблено структурну та функціональну схему системи автоматизації. Розроблено функціонал дистанційного керування в ручному режимі використовуючи програмне забезпечення на ПК. Мобільний засіб оснащено камерою і платою-комп’ютером Raspberry Pi 3, драйвером двигуна постійного струму L293d та чотирма двигунами постійного струму. Відеопотік з відеокамери поступає на міні-комп’ютер Raspberry Pi 3, де кожен кадр обробляється, співставляється з попередніми кадрами і будується карта місцевості за допомогою виявлених ознак в кожному кадрі відеопотоку. In the work the automated system for construction of a map with simultaneous control of the available location and the passed way in mobile autonomous means was developed. The structural and functional scheme of the automation system was developed. Developed the functionality of remote control in manual mode using software on a PC. The mobile device is equipped with a camera and a Raspberry Pi 3 computer board, an L293d DC motor driver and four DC motors. The video stream from the camcorder is fed to the Raspberry Pi 3 mini-computer, where each frame is processed, mapped to previous frames, and a terrain map is built using the features detected in each frame of the video stream.
ЗМІСТ ВСТУП 3 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 4 1.1. Походження проблеми SLAM 4 1.2. Аналіз алгоритмів монокулярного SLAM 8 1.3. Сучасні та альтернативні підходи до вирішення проблеми SLAM 11 1.4. Аналіз реалізацій SLAM алгоритмів 13 2. НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 16 2.1. Рекурсивне Баєсове оцінювання 16 2.1.1. Рекурсивна оцінка 16 2.1.2. Баєсова оцінка 17 2.2. Представлення просторової карти і стану системи 19 2.3. Баєсова фільтрація 22 2.4. Фільтр Калмана 24 2.5. Розширений фільтр Калмана 26 2.6. Корпускулярний фільтр 27 3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 30 3.1. Опис конструкції прототипу 30 3.2. Програмна реалізація SLAM алгоритму 33 4. КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 37 4.1. Структурні елементи SLAM та симуляція 37 4.1.1. Симуляція карти 39 4.1.2. Симуляція давачів одометрії 42 4.1.3. Симуляція енкодерів 45 4.1.4. Симуляція LiDAR 50 5. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 55 5.1. Вибір двигунів і енкодерів 55 5.2. Вибір LiDAR 57 5.3. Raspberry Pi і операційна система 62 5.4. Операційна система робота 65 6. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 69 6.1. Загальна характеристика приміщення і робочого місця 70 6.2. Аналіз потенційно небезпечних і шкідливих виробничих факторів на робочому місці 73 6.3. Безпека в надзвичайних ситуаціях 75 ВИСНОВКИ 78 БІБЛІОГРАФІЯ 79 ДОДАТКИ 84

Блінцов, В. С., Блінцов, С. В. Красних, О. В. Концепція формування технічного завдання на створення автономних підводних апаратів-роботів для ВМС ЗС України / В. С. Блінцов, С. В. Блінцов, О. В. Красних // Матеріали Всеукр. наук.-техн. конф. з міжнар. участю "Проблеми автоматики та електрообладнання транспортних засобів". – Миколаїв : НУК, 2012.
Розроблено концепцію формування технічного завдання на створення автономних підводних апаратів-роботів для ВМС ЗС України, яка спирається на наукомісткі складові формулювання підводних робіт, експлуатаційних властивостей, архітектурно-конструктивного типу АПА та його тактико-технічних характеристик.

In such hazardous environment as radiation-dangerous, extremely dusty and highly toxic various technological operations can be performed. One of these operations is the repair and assembly work that should be carried out in standalone boxes (in specially equipped enclosed spaces, without the human participation), and mobile robots, in particular, robocarts (robots on a moving chassis) perform these operations. In this work the robots are being analyzed, the major types of classification, the systems of journey and basic types of mobile robot movers are proposed. Based on the classification and analysis, a robot on a moving chassis with an in-plane parallel motion and an observing robot have been selected. A two-coordinate control system for the observing robot in the Cartesian coordinate system has been developed, the principles of constructing a robot control system by each coordinate have been considered. It has been suggested to build one of the coordinates from such components as the program input device, the absolute and incremental encoders, transcoding coder, coincidence unit, as to the second coordinate, to build it from from the following components: the cable with reflective and light absorbing sections, photo heads, transcoding coder. The ring code -to-binary code converter has also been designed because by one of the coordinates the code needs to be converted into a ring code and a program memory device that automatically determines the direction of movement and helps to avoid operator error. Since the robocart and the observing robot must work together, it is suggested to combine them into a single robotized technological complex. As the observing robot moves in the Cartesian coordinate system, and the robocart in the polar coordinates a program has also been developed to convert the polar coordinates into cartesian coordinates. In the course of work on the master's thesis, 7 patents of the Russian Federation for utility model and 1 registration certificate of the computer program have been received. The work was reported at the All Russian Youth Conference "Regional programs and projects in the field of intellectual property through the eyes of young people". The thesis of the report was published in the collection of scientific papers of the conference.
Цель работы - разработка принципов построения роботокомплекса для производства ремонтно-сборочных работ в автономных боксах. Дипломная работа выполнена на кафедре Металлообрабатывающие станки и инструменты Уральского Федерального университета – УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина и посвящена созданию роботокомплекса для производства ремонтно-сборочных работ в автономных боксах. В опасных средах, таких как радиоационно-опасная, чрезмерная запыленная и высокотоксичная средах, могут выполнятся различные технологические операции. Одна из таких операции – это ремонтно-сборочные работы, которые должны проводится в автономных боксах (в специально оборудованных закрытых помещениях, без прямого участия в нем человека), а выполнять такие операции должны мобильные роботы, в частности, робокары (роботы перемещающиеся на подвижном шасси). В данной работе проанализированы роботы, предложены классификации основные виды, системы маршрутослежения и базовые типы движителей мобильных роботов. На основании классификации и анализа выбран робот на подвижном шасси с плоско-параллельным перемещением и робот-наблюдатель. Разработана двухкоординатная система управления роботом-наблюдателем в декартовой системе, рассмотрены принципы построения системы управления роботом по каждой координате. Предложено по одной координате строить из таких узлов, как устройство ввода программы, абсолютный и инкрементный энкодеры, кодопреобразователь, блок совпадения, по второй координате из следующих узлов: трос со светоотражающими и светопоглощающими участками, фотоголовки, кодопреобразователь. Разработаны так же преобразователь естественного двоичного кода в кольцевой код, так как в одной из координат код необходимо преобразовывать в кольцевой и устройство для запоминания программы, которое автоматически определяет направление перемещения и помогает избежать ошибки оператора. Поскольку робокар и робот-наблюдатель должные работать согласовано предложено объединить их в единый роботокомплекс. Так как робот-наблюдатель перемещается в декартовых координатах, а робокар в полярных, также разработана программа для преобразования полярных координат в декартовы. В ходе работы над магистерской диссертацией, было получено 7 патентов РФ на полезную модель и 1 свидетельство о регистрации программы ЭВМ. Работа докладывалась на Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Региональные программы и проекты в области интеллектуальной собственности глазами молодежи» Тезис доклада опубликован в сборнике трудов конференции. В пояснительной записке к магистерской диссертации также приведено обоснование экономической эффективности создания робокара. Также определены мероприятия, обеспечивающие оптимальные условия труда для персонала, обслуживающего систему.