Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск

Ежемесячный теоретический и прикладной научно-технический журнал «Мехатроника, автоматизация, управление» учрежден ООО «Издательство «Новые технологии», зарегистрирован в Комитете Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций (свидетельство о регистрации ПИ № 77-11648 от 21.01.02) и получил номер международной регистрации ISSN 1684-6427.

Журнал издается с 2000 г.; до 2001 г. издавался под названием «Мехатроника».

В журнале освещаются состояние и тенденции развития основных направлений в области разработки, создания, внедрения и эксплуатации систем автоматического и автоматизированного управления техническими объектами и технологическими процессами в промышленности, энергетике и на транспорте, а также современное состояние и перспективы развития мехатроники и робототехники – приоритетных направлений развития техносферы, интегрирующих механику, электронику, автоматику и информатику в целях совершенствования технологий производства и создания техники новых поколений. Особое внимание уделяется компьютерным методам и технологиям управления.

С 2012 г. главным редактором журнала «Мехатроника, автоматизация, управление» является проф. Н.Б. Филимонов.

В состав редколлегии журнала входят Российские специалисты из ведущих научных центров Москвы, Санкт-Петербурга, Самары, Уфы, Владивостока, Таганрога, Владимира, а также известных зарубежных специалистов из США, Италии, Франции, Австрии, Ирландии, Индии, Турции, Греции, Тайваня, Польши, Азербайджана, Беларуси и Украины.

С 2001 года журнал регулярно входит в «Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени кандидата и доктора наук». Высококвалифицированный состав редколлегии журнала и его института рецензирования обеспечивает рассмотрение публикаций по следующим научным специальностям:

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации;

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами;

05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы;

05.07.09 - Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов.

Журнал зарегистрирован в системе CrossRef: каждой статье присваивается индивидуальный индекс DOI (Digital Object Identifier).

Журнал индексируется и реферируется в Российских наукометрических базах данных на платформе eLIBRARY.RU: Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и SCIENCE INDEX, а также в международных базах данных: Scopus, Inspec на платформе EBSCOhost и Russian Science Citation Index Russian Science Citation Index на платформе Web of Science.

На сайте журнала размещена информация об аннотациях статей с 2003 года и размещены полные тексты статей с годичным опозданием с 2008 года.

Плата за публикацию и редакционную подготовку статей с авторов не взимается.

Журнал распространяется по подписке: подписной индекс по Объединенному каталогу «Роспечать» - 79492.

Текущий выпуск

Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков
Том 23, № 1 (2022)
Скачать выпуск PDF

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ 

3-12 7
Аннотация

Рассматривается метод синтеза линейных регуляторов с разреженными матрицами обратных связей для управления объектами в условиях возмущений. Алгоритм поиска разреженных матриц основан на методе инвариантных эллипсоидов и формулируется в виде решения системы линейных матричных неравенств с дополнительными ограничениями. Предложен специальный набор оптимизационных условий, который для возмущенной системы обеспечивает минимизацию перерегулирования и выбросов в переходных процессах возмущенной замкнутой системы одновременно с минимизацией ошибки в установившемся режиме. Предложенный метод также предполагает возможность минимизации как строчной нормы матрицы обратный связей, так и столбцовой, с сохранением свойств робастности, что позволяет решать задачу разреженного управления (под разреженным управлением понимается линейный регулятор с разреженной матрицей обратных связей). Эффективность работы предложенной схемы управления подтверждена результатами компьютерного моделирования и сравнения с некоторыми аналогами.

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ 

13-22 19
Аннотация

Рассматривается система управления очистным комбайном, который предназначен для разрушения горной породы и погрузки ее на забойный конвейер. При отработке комбайном пласта угля внешние возмущения — сопротивляемость угля резанию, твердые включения породы, изменение ширины захвата шнеков, изменяющиеся неопределенно, приводят к ухудшению качества переходных процессов. В работе акцентируется внимание на системе управления комбайном, ключевыми элементами в которой являются: привод подачи, привод резания, угольный забой и типовой регулятор, обеспечивающий системе желаемые показатели качества управления.
Типовой регулятор тока резания в виде ПИ регулятора с параметрами, настроенными на конкретный режим работы комбайна, не может обеспечить оптимальное функционирование системы управления во всех режимах в силу нелинейности объекта управления и случайного характера изменения сопротивляемости угля резанию. Для улучшения показателей качества управления необходимо выбирать параметры ПИ регулятора так, чтобы минимизировать амплитуды бросков тока двигателя резания, а значит, и снизить амплитуды момента в трансмиссии привода резания и минимизировать время успокоения системы.
В настоящей работе предлагается алгоритм настройки, в основе которого лежит идентификация вида возмущающего воздействия по кривым отклика системы, доступным наблюдению, в целях получения значений параметров регулятора для каждого из возможных режимов функционирования комбайна.
При этом предложено применять искусственную нейронную сеть прямого распространения сигнала, выступающую в качестве оперативного средства распознавания многомерной кривой отклика в контуре управления. Была использована нейронная сеть двух архитектур: со скалярной и векторной выходными функциями. Алгоритм распознавания кривых удовлетворяет ограничениям по быстродействию решения задачи управления электромеханической системой, так как распознавание возмущения происходит за время, не превосходящее время выхода процесса на максимум броска тока. Корректность полученных результатов была подтверждена результатами компьютерного моделирования.

РОБОТЫ, МЕХАТРОНИКА И РОБОТОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 

23-30 10
Аннотация

Статья посвящена вопросам сохранения динамической точности управления рабочими инструментами многостепенных манипуляторов (ММ) при их перемещениях по произвольным пространственным траекториям с учетом конструктивных ограничений во всех степенях подвижности и особых случаев расположения их звеньев. Сохранение точности управления предлагается обеспечивать за счет исключения выхода всех степеней подвижности манипуляторов на ограничения и в указанные особые положения, характеризуемые неоднозначностью в решении обратных задач кинематики ММ, а также исключения выхода их рабочих инструментов на границы рабочей области за счет использования избыточной степени подвижности при подходе к указанным нежелательным положениям.
В первой части статьи рассмотрены особенности нового решения обратной задачи кинематики и описаны особые положения для шестистепенных манипуляторов с кинематическими схемами типа PUMA. Представленное решение обратной задачи кинематики учитывает различные комбинации обобщенных координат ММ, обеспечивающие перемещения их рабочих инструментов в заданные положения с требуемой пространственной ориентацией. Это решение имеет малую вычислительную сложность по сравнению с другими известными методами, что позволяет использовать для управления ММ маломощные микропроцессорные вычислители.
Результаты выполненного математического моделирования подтвердили высокую эффективность использования предлагаемого подхода к контурному управлению ММ.

31-36 13
Аннотация

Одной из основных и наиболее сложных задач при разработке систем автодвижения является классификация рабочей зоны мобильного робота. По результатам классификации строится локальная карта местности, с помощью которой затем осуществляется планирование траектории движения робота. В статье предложен метод классификации рабочей зоны автономного мобильного робота, перемещающегося в условиях пересеченной местности. Разработанный метод классификации основан на анализе трехмерного облака точек, полученного лазерным сканирующим 3D-дальномером. Использование сканирующего лазерного дальномера позволяет выполнять классификацию зоны движения робота в любое время суток и года. Предложен набор классификационных признаков, вычисление которых осуществляется с использованием метода наименьших квадратов и элементов теории вероятностей и математической статистики. Классификация рабочей зоны робота проводится по четырем классам: "Ровная поверхность", "Малая неровность", "Большая неровность" и "Препятствие". Каждый класс характеризует степень проходимости поверхности, по которой происходит движение робота. Результаты классификации сохраняются в виде локальной карты проходимости. В каждую ячейку такой карты записывается число, которое характеризует проходимость участка рабочей зоны, ограниченного данной ячейкой. Разработанный классификатор интегрирован в состав бортовой системы управления колесным мобильным роботом. Приведены результаты экспериментальных исследований, проведенных в условиях пересеченной местности в различное время года и суток и подтверждающие работоспособность и эффективность предложенного метода классификации. Определена точность распознавания классов рабочей зоны мобильного робота. Разработанный классификатор успешно работает в различных условиях, в том числе зимой и в сумерках, но при этом имеет ограничения при работе в условиях естественных шумов, таких как дождь, снег. Средняя точность классификации при минимальном влиянии шумов естественного происхождения составляет 92,3 %, а время выполнения каждой итерации не превышает 0,085 с, что позволяет использовать разработанный классификатор в составе бортовых систем управления автономными мобильными роботами.

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ 

37-44 13
Аннотация

В предлагаемом подходе к решению задачи маршрутизации используется следующая специфика сети. Узлами сети являются спутники дистанционного зондирования, спутники связи и объекты наземной инфраструктуры. При этом можно выделить два фрагмента сети. Первый фрагмент сети образуют спутники связи, а второй фрагмент — каналы связи этих спутников с объектами наземной инфраструктуры и спутниками дистанционного зондирования. Топология первого фрагмента сети является постоянной, а топология второго фрагмента — динамически изменяющейся. Однако динамика изменения топологии этого фрагмента сети является предсказуемой. Она может рассчитываться на основе моделирования полета спутников и описываться в виде плана контактов, определяющего временные параметры сеансов связи спутников с наземными пунктами. В основе решения задачи лежит агентноориентированный подход. Агенты спутников образуют оверлейный слой сети и на основе информационного взаимодействия обеспечивают поиск маршрутов, балансировку трафика и передачу данных без задержек в узлах сети. В статье предлагаются схемы информационного взаимодействия, обеспечивающие как централизованный, так и распределенный варианты поиска маршрутов.

45-55 10
Аннотация

Предложены принципы формирования основных структурных компонентов для реализации задачи управления избыточными ресурсами комплекса бортового оборудования (КБО): таблиц конфигураций, индексов готовности и показателей функциональной эффективности программных и аппаратных компонентов оборудования, позволяющие формализовать процессы их разработки и использования в задаче управления избыточными ресурсами КБО. Предложено разделение избыточных компонентов на группы ресурсов: вычислительные модули, компоненты ядра операционной системы, компоненты бортового программного обеспечения, компоненты периферийной коммутационной системы, аппаратные периферийные компоненты КБО. Сформулированы общие принципы организации мониторинга избыточных ресурсов, позволяющие использовать схемы и возможности как традиционных встроенных средств контроля (нижний уровень мониторинга), так и более развитых алгоритмических решений на основе логической обработки результатов контроля (средний и верхний уровни мониторинга). Предложены механизмы формирования, а также формы таблиц конфигураций для аппаратных компонентов и бортовых приложений, а также правила их заполнения, ориентированные на использование в супервизорах конфигураций. Разработаны и детализированы принципы формирования индексов готовности и показателей функциональной эффективности, позволяющие реализовать в программной среде учет различных факторов, определяющих возможности и эффективность различных вычислительных средств и конфигураций КБО. Предложен способ коррекции показателей функциональной эффективности конфигураций за счет формирователя режимов, адаптирующего реконфигурирование комплекса к условиям его использования, решаемым задачам, командам оператора. Приведен пример учета разнообразия задач и режимов КБО воздушного судна: этапов полета, аварийных ситуаций, сервисных услуг и поддержки, режимов жизнеобеспечения, работы пилотажно-навигационного комплекса, а также управляющих команд экипажа. Предложенные решения могут быть использованы в системах автоматизированного проектирования комплексов оборудования, систем безопасности полетов, управления общесамолетным оборудованием, программно-управляемых систем радиосвязного оборудования, многоспектральных бортовых систем разведки, целеуказания и управления авиационным вооружением и специальными целевыми нагрузками перспективных авиационных комплексов.

Объявления

2021-05-18

ЮБИЛЕЙ!

Сегодня, 18 мая 2021 г., исполняется 70 лет главному редактору журнала «Мехатроника, автоматизация, управление» профессору Николаю Борисовичу Филимонову. 

Николай Борисович стоял у истоков образования журнала, когда определялась его тематика, формировалась редакционная коллегия. А с 2012 г. он – главный редактор журнала. На этом посту он достойно продолжил дело своих предшественников – профессора М. М. Аршанского и чл. корр. АН СССР и РАН Е. Д. Теряева. В этом качестве ему удалось сформировать сильный международный совет и редколлегию, добиться включения журнала в МБД Scopus, сохранить выпуск журнала в прежнем объеме и периодичность в период пандемии. 

Отметим, что связь Николая Борисовича с издательством «Новые технологии» не ограничилась работой только в одном журнале. Он – ответственный секретарь объединенной редакции Издательства, заместитель главного редактора журнала «Информационные технологии». Впрочем, сотрудничество Николая Борисовича с нашим коллективом, сложившимся на базе одной из редакций издательства «Машиностроение», началось еще в конце 70-х годов прошлого века.

Издательство «Новые технологии» поздравляет Николая Борисовича с юбилеем и желает крепкого здоровья, большого счастья и новых творческих успехов!

Коллектив Издательства «Новые технологии»

Еще объявления...