Спосіб многоальтернативной оптимізації моделей автоматизації структурного синтезу для створення мехатронно-модульних роботів

 

Винахід відноситься до машинобудування, а саме до робототехніці, і може бути використане при створенні мехатронно-модульних роботів.

Одним з найважливіших і перспективних напрямків розвитку сучасної робототехніки пов'язано з розробкою нового класу пристроїв - багатоланкових мехатронно-модульних роботів з адаптивною структурою. Структурний синтез при проектуванні реконфігурованих мехатронно-модульних роботів розглядається як одночасне, автоматизоване рішення двох задач вибору: порядку блочно-модульної збірки і варіанти настройки апріорно періодичного закону зміни узагальнених координат (y, z), що визначає алгоритм управління рухом.

Відомий спосіб многоальтернативной оптимізації моделей автоматизації структурного синтезу мехатронно-модульних роботів, що полягає у проведенні синтезу структури многоинвариантной моделі мехатронно-модульних роботів і подальшої фіксації отриманих оптимальних рішень (В. М. Макаров, В. М. Лохин, С. В. Манько, М. П. Романів, М. В. Кадочніков. ІТ, "Технології обробки знань у задачах керування автономними мехатронно-модульними реконфігурованими роботами" додаток до "Інформаційні технології" №8, М.,� автоматизації структурного синтезу мехатронно-модульних роботів полягає у створенні конкретних модулів і запам'ятовуванні конкретних положень окремих модулів для вирішення цільових завдань.

Недоліками даного способу є його значна складність, низька ефективність орієнтації в навколишньому середовищі, що можуть мехатронних пристроїв, переважно мехатронно-модульних роботів.

Завданням запропонованого технічного рішення є усунення зазначених недоліків і створення способу многоальтернативной оптимізації моделей автоматизації структурного синтезу мехатронно-модульних роботів для його створення, застосування яких дозволить прискорити процес синтезу, а також підвищить ефективність орієнтації в навколишньому середовищі і надійність роботи створюваних мехатронних пристроїв, переважно мехатронно-модульних роботів.

Рішення поставленої задачі досягається тим, що запропонований спосіб створення мехатронно-модульного робота, при використанні якого, згідно винаходу, при проведенні синтезу структури многоинвариантной моделі мехатронно-модульних роботів та подальшій фіксації отриманих оптимальних рішень розглядають безліч проектних елементів та вводять відповідні альтернативні змінні шляхом подання дискретних чисел, відповідних цим елементам, в двійковому численні, після чого позначають косопряжение кожного нового модуля з раніше зібраними уздовж обраного напрямку і стикування його першої інтерфейсної майданчики з однієї з вільних на будь-яких інших елементах конструкції, займають найближчим крайнє становище в тому чи іншому ряду, причому інтерфейсні майданчики кожного модуля виконують з можливістю стикування з аналогічними майданчиками, принаймні, у чотирьох діаметрально протилежних напрямках, при цьому один з двох сполучених між собою модулів, переважно первинний, виконують керуючим по відношенню до іншого/їм, вторинного/им, з ним стикуемому/їм, причому зазначену ієрархію в структурі мехатронно-модульного робота дотримуються при подальшому підключення модулів до формування остаточної структури мехатронно-модульного робота, при цьому кількість модулів, що об'єднуються у згаданий робот, визначають із співвідношення: n=1, N, де: n - кількість модулів, що об'єднуються в один робот, визначають із співвідношення n=1+x1+2x2+4x3+8x4, де: x1, x4=1, 0 - кількість інтерфейсних майданчиків на модулі, N≤16 - гранична кількість модулів, які можуть бути об'єднані в один робот, після чого вводять альтернативні змінні для опису параметрів періодичного закону руху наступним чином:

Angle=A+Вsin(ωt+φ),

де: A - значення узагальненої координати, щодо якої відбувається періодичне рух; B - ам�льно допустимого відхилення узагальненої координати модуля; φ - зсув фази періодичного руху; при цьому налаштуванням параметрів цього закону визначають алгоритми управління синтезованої мехатронно-модульної конструкції, причому для оптимізаційного структурного синтезу вибирають значення альтернативних зміннихx1*,x41n*, що забезпечують максимальне значення функції:

f=[y(x1,x41n)]2+[z(x1,x41n)]2N(x1,x4n)Nc(x10,x height="15" width="75" />

при обмеженнях n=1, N

|A1(x10,x12n)+B1(x14n,x17n)|ymax,

|A2(x26,x29n)+B2(x30n,x33n)|zmax

x1,x41n={1,0.

Сутність винаходу ілюструється кресленнями, де на фіг.1 показані окремі мехатронно-модульні роботи з вільними інтерфейсними майданчиками, на фіг.2 - мехатронно-модульний робот, що складається з декількох модулів, з'єднаних між собою за вільним інтерфейсним майданчиків і утворює фігуру у вигляді багатокутника, на фіг.3 - мехатронно-модульний робот, що складається з декількох модулів, з'єднаних між собою за вільним інтерфейсним майданчиків і утворює фігуру у вигляді квадрата, на фіг.4 - мехатронно-модульний робот, що складається з декількох модулів, з'єднаних між собою за вільним інтерфейсним майданчиків і утворює фігуру у вигляді прямокутника.

Запропонований спосіб може бути реалізований за допомогою мехатронно-модульного робота, що має наступну конструкцію.

Мехатронно-модульний робот 1 складається, як мінімум, з двох сполучених між собою модулів первинного 2 і вторинного 3. Один з двох сполучених між собою модулів, переважно первинний 2, являетсятронно-модульного робота дотримується при подальшому підключення модулів до формування остаточної структури мехатронно-модульного робота. Пару кожного нового модуля з раніше зібраним/і здійснено уздовж обраного напрямку та забезпечено стикуванням його першої вільної інтерфейсної майданчики 4 з однієї з вільних аналогічних майданчиків 4 на будь-яких інших елементах конструкції, що займають найближчим крайнє становище в тому чи іншому ряду. Невільна інтерфейсна майданчик 5 утворена за рахунок стикування між собою двох вільних інтерфейсних майданчиків 4.

Запропонований мехатронно-модульний робот функціонує наступним чином.

Довільно вибирається керуючий первинний модуль 2 з вільної інтерфейсної майданчиком 4 і стикується з будь-яким довільно обраним вторинним модулем 3 з аналогічною вільної інтерфейсної майданчиком 4. При стикуванні між собою двох вільних інтерфейсних майданчиків 4 утворюється невільна інтерфейсна майданчик 5. Подальше приєднання вільних модулів 3 до утвореного модулю, який складається з двох спочатку сполучених між собою керуючого модуля 2 і вторинного 3, відбувається уздовж обраного напрямку з утворенням необхідної кінцевої структури мехатронно-модульного робота.

Запропонований спосіб створення мехатронно-модульного робота може бути реалізований ѵ змінні шляхом подання дискретних чисел, відповідних цим елементам, в двійковому численні.

Позначають кількість модулів 2 і 3, об'єднуються в один мехатронно-модульний робот 1, без чітко вираженої структури,n=1,N.Тоді в двійковому численні отримують при N≤16, де: N - кількість сторін, n - кількість можливий ітерацій,

n=1+x1+2x2+4х3+8x4,

деx1,x4={1,0.

При блочно-модульної збірці робота 1 вважають, що сполучення кожного нового модуля з раніше зібраними здійснюється уздовж обраного напрямку і забезпечується стикуванням його першої вільної інтерфейсної майданчики 4 з однієї з вільних аналогічних інтерфейсних майданчиків 4 на будь-яких інших модулях 3, як елементах конструкції, що займають найближчим крайнє становище в тому чи іншому ряду.

Виділяють цей алгоритм переважно як Асб. Опис порядку складання призводять до �і для стикування n-го модуля nстприймають чотири значення: nст=1 - північ, nст=2 - восток, nст=3 - південь, nст=4 - захід і подають через альтернативні змінні:

nст. n=1+x5n+2x6n,

деn=1,N,x5n,x6n={1,0.

Номер майданчики, обраної для стикування n-го модуля в двійковому численні, записують в наступному вигляді:

nст. n=1+x7n+2х8n+4x9n,

деn=2,N,x7n,x9n={1,0.

Альтернативні змінні для опису параметрів

періоди�льно якої відбувається періодичне рух;

B - амплітуда періодичного коливання узагальненої координати; сумарна величина |A|+|B| не повинна перевищувати максимально допустимого відхилення узагальненої координати модуля;

φ - зсув фази періодичного руху.

Налаштуванням параметрів цього закону визначають алгоритми управління, синтезованої мехатронно-модульної конструкції. Зазначені параметри характеризуються дискретними значеннями, мають відповідні чисельні номери в межах N≤16.

Потім для оптимізаційного структурного синтезу вибирають значення альтернативних зміннихx1*,x41n*, що забезпечують максимальне значення функції.

f=[y(x1,x41n)]2+[z(x1,x41n,x4n)Nc(x10,x41n)max

при обмеженнях n=1, N

|A1(x10,x12n)+B1(x14n,x17n)|ymax,

|A2(x26,x29n)+B2(x30n,x33nx1,x41n={1,0.

де ymaxzmax- максимально допустимі відхилення узагальненої координати модуля щодо її нульового значення.

Для знаходження максимального значення функції f використовують рандомизированной алгоритм многоальтернативной оптимізації, який доповнюють ще одним рівнем в рамках керованого рою частинок.

Для синхронізації процедури методу рою частинок і варіаційної процедури многоальтернативной оптимізації на кожному кроці керують вибором частинки для оновлення швидкості зміни координат, яку здійснюють з використанням рандомизированной схеми. З цією метою вводять дискретну випадкову величину m, яка приймає значення m=1, М з імовірністю pn. На першому кроці отримують:

pn1=1Nn=1,N

Далі �>/maths>за умовиΣn=1Mpnνk=1здійснюють наступним чином. Визначають значення випадкової величиниn. Нехайn=ν. Тоді швидкості зміни координат на (k+1)-му кроці обчислюються:

νmnr+1={νmnr,n=1,N,nνpBmnr+1[qzmnrae(1mF)pzmnn=ν,

а значення ймовірностей pn:

pnk+1={pnk1+εk+1n=1,N,nν,pnk+εk+11+εk+1,n=ν.

При цьому величина ε>0 визначає ступінь рекордности руху ν-ї частинки в напрямку до екстремуму оптимізованної функції.

Використання запропонованого технічного рішення дозволить проводити синтез структури многоинвариантной моделі мехатронно-модульних роботів з наступним фіксуванням отриманих оптимальних рішень з наступним підвищенням кількості возмоЌтернативной оптимізації моделей автоматизації структурного синтезу для створення мехатронно-модульних роботів, характеризується тим, що при проведенні синтезу структури многоинвариантной моделі мехатронно-модульних роботів та подальшій фіксації отриманих оптимальних рішень розглядають безліч проектних елементів та вводять відповідні альтернативні змінні шляхом подання дискретних чисел, відповідних цим елементам, в двійковому численні, після чого позначають кількість модулів, що об'єднуються в один робот, переважно без чітко вираженої структури, і забезпечують спряження кожного нового модуля з раніше зібраними уздовж обраного напрямку і стикування його першої інтерфейсної майданчики з однієї з вільних на будь-яких інших елементах конструкції, що займають найближчим крайнє становище в тому чи іншому ряду, причому інтерфейсні майданчики кожного модуля виконують з можливістю стикування з аналогічними майданчиками, принаймні, у чотирьох діаметрально протилежних напрямках, при цьому один з двох сполучених між собою модулів, переважно первинний, виконують керуючим по відношенню до іншого/їм, вторинного/им, з ним стикуемому/їм, причому зазначену ієрархію в структурі мехатронно-модульного робота дотримуються при подальшому сопряже�їй, об'єднуються у згаданий робот, визначають із співвідношення: n=1, N, де: n - кількість модулів, що об'єднуються в один робот, визначають із співвідношення n=1+x1+2x2+4x3+8x4, де: x1, x4=1, 0 - кількість інтерфейсних майданчиків на модулі, N≤16 - гранична кількість модулів, які можуть бути об'єднані в один робот.



 

Схожі патенти:

Спосіб управління шістнадцятьма кроковими двигунами з usb-каналу квазиодновременно

Винахід відноситься до способів керування кроковими двигунами з персонального комп'ютера по USB-каналу, що використовує мікроконтролер з USB-інтерфейсом. Технічний результат полягає в забезпеченні можливості квазиодновременного управління шістнадцятьма кроковими двигунами з персонального комп'ютера по шині USB. Для цього в запропонованому способі для квазиодновременного управління шістнадцятьма кроковими двигунами за програмою з персонального комп'ютера пропонується використовувати підключається до мікроконтролера дешифратор для вибору одного з крокових двигунів, безпосередньо керованих цифровим кодом, що надходять з пам'яті мікроконтролера в додані D-тригери, виходи яких пов'язані з підсилювачами двигунів. 10 іл., 1 табл.

Пристрій і пристрій дистанційного керування для управління цим пристроєм і способи управління цими пристроями

Винахід відноситься до технологій керування пристроями відображення. Технічним результатом є забезпечення управління контентом, які переглядаються безліччю користувачів з використанням одного пульта дистанційного управління. Запропоновано пристрій, що містить блок, який виводить безліч уявлень контенту, використовуючи безліч кадрів зображень, і приймач сигналів дистанційного управління, який приймає команду управління від пристрою дистанційного керування для управління першим поданням контенту з безлічі уявлень контенту. Пристрій також містить контролер, який, якщо прийнята команда управління не чинить впливу на інше уявлення контенту з безлічі уявлень контенту, виконує операцію управління відповідно до прийнятої управління командою, а якщо прийнята команда управління впливає на інше уявлення контенту з безлічі уявлень контенту, управляє для виводу повідомлення, яке повідомляє про прийнятої команді управління, на інше уявлення контенту. 4 н. і 11 з.п. ф-ли, 25 іл.

Виявлення протікань з використанням вимірювального кабелю, що одержує харчування і передає дані по радіо

Група винаходів відноситься до області виявлення протікань. Технічний результат полягає у створенні засобів виявлення протечки з використанням чотирипровідних кабелів. Для цього запропоновано модуль виявлення протечки, що містить: безліч проводів, що містять одну або більше колекторних точок; конденсатор для постачання модуля енергією в стан з відключеним харчуванням; безліч ключів; процесор, виконаний з можливістю виявлення почала стану з відключеним харчуванням та ініціювання та управління заданою послідовністю перемикань для зазначеного безлічі ключів під час стану з відключеним харчуванням; і групу регістрів, виконаних з можливістю збереження даних виявлення протечки, зібраних в одній або більше колекторних точках під час заданій послідовності перемикань. 3 н. і 21 з.п.ф-ли, 4 іл.

Спосіб інформаційного забезпечення і управління нафтовидобутком в реальному масштабі часу і автоматизована система для його здійснення

Група винаходів відноситься до управління нафтовидобутком. Технічний результат полягає в створенні надійного способу інформаційного забезпечення і управління нафтовидобутком в реальному масштабі часу і автоматизованої системи для здійснення цього способу, що забезпечують безперервний моніторинг з отриманням достовірної інформації у реальному масштабі часу у будь-який заданий момент часу, з можливістю своєчасного виявлення відхилень від заданих режимів роботи будь-якого з «n» підключених до заявленої автоматизованій системі виконавчих механізмів, а також з можливістю вибору оптимальних режимів роботи виконавчих механізмів як в місці розташування цих виконавчих механізмів і пристроїв обробки та перетворення інформації, а також у будь-якій географічній точці, де може бути забезпечена мобільний зв'язок на пристроях, які можуть бути підключені на основі винаходу, що заявляється як мобільні пристрої зв'язку, пристрої візуалізації даних, і можливістю управління роботою виконавчих механізмів. Для цього запропоновано спосіб інформаційного забезпечення і управління нафтовидобутком в реальному масштабі часу і автоматизирки і перетворення інформації, відповідних кожному виконавчому механізму, автономне пристрій керування, пристрій візуалізації даних, мобільний пристрій зв'язку і автономний пристрій збору і зберігання даних. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 1 іл.

Телемеханическая система контролю та керування установками катодного захисту магістральних газопроводів

Винахід відноситься до області телемеханіки і автоматизованих систем вимірювання, контролю, регулювання, діагностики та управління віддаленими об'єктами, а саме до систем корозійного моніторингу об'єктів електрохімічного захисту магістральних газопроводів, зокрема установок катодного захисту. Технічний результат - підвищення надійності роботи установок катодного захисту магістральних газопроводів. Телемеханическая система контролю та керування установками катодного захисту магістральних газопроводів містить установки катодного захисту, диспетчерський пункт з автоматизованим робочим місцем диспетчера і канал зв'язку між станціями катодного захисту та диспетчерським пунктом. Канал зв'язку організований за допомогою підключення до повітряної лінії електропередач високочастотних загороджувачів і конденсаторів зв'язку, з'єднаних з фільтрами приєднання, забезпеченими заземлювальними ножами і підключеними до блоків високочастотного зв'язку, один з яких встановлений у диспетчерському пункті та пов'язаний із автоматизованим робочим місцем диспетчера, а інші - в установках катодного захисту та пов'язані з блоками контролю і управління, крім того, до кожного анодному заземлювача і до ка�виготовлення. 2 іл.

Система автоматичного управління

Винахід відноситься до автоматики і може бути використане при створенні систем управління авіаційними об'єктами, виробами ракетно-космічної техніки та робототехнічними комплексами, що працюють в екстремальних умовах (широкий діапазон зміни температур від -60 до +125°C, механічні впливи у вигляді ударів і широкосмугової вібрації) в полях іонізуючого випромінювання. Технічний результат - підвищення ефективності роботи системи управління, а саме збереження працездатності при виникненні будь-якого одиночного відмови в апаратурі системи, а також збереження функціонування і точності управління при виникненні параметричних змін в комплектуючих елементів, викликаних старінням, зміною температури навколишнього середовища та дозовими факторами іонізуючого випромінювання. Пропонована система містить виконавчі органи об'єкта управління, датчик кутової швидкості, датчик прискорення, блок збору інформації, апаратуру супутникової навігації, підсистему інерціальної навігації, керуючі обчислювальні пристрої, датчик зовнішнього впливу, формувач сигналу блокування, запам'ятовуючий пристрій з санкціонованим доступом та виконавчим оргЀрекции. 23 з.п. ф-ли, 24 іл.

Система автоматичної подачі і циркуляції суспензій і розчинів у проточній вимірювальній комірці аналізаторів

Винахід відноситься до гірничодобувної, обогатительно-металургійної та хімічної галузей промисловості і може бути використане в автоматичних системах аналітичного контролю при вимірюванні рідких проб у вигляді суспензій, фільтратів і розчинів. Система автоматичної подачі і циркуляції суспензій і розчинів у проточній вимірювальній комірці аналізаторів містить приемоотправительную станцію у вигляді герметичної ємності, забезпеченою у нижній її частині керованим двоходовим діафрагмовим клапаном. Система включає пристрій вакуумної подачі проб на вимірювальний прилад, що складається з послідовно з'єднаних комутаційного пристрою прийому, проточною вимірювальної комірки і підключеної до системи забезпечення режимів вакуум-тиск приемоотправительной станції. При цьому вимірювальна комірка виконана з нижніми введенням-виведенням рідких продуктів і розташована у верхній точці тракту подачі в неї проб, що виключає їх потрапляння в прилад при порушенні цілісності плівки, і закрита зверху захисною плівкою. Система також містить блок управління, індикації та передачі інформації, що включає пристрої електропневматичного і електричного управління, снабжену введена додаткова приемоотправительная станція, складова спільно з першої приемоотправительной станцією насосне пристрій. Приемоотправительние станції ідентичні і складаються з ємностей, в нижній частині яких розташовані двоходові діафрагмові клапани, а в верхніх кришках розміщені датчики рівня проби і штуцери подачі вакууму і тиску роздільно. Штуцера подачі матеріалу під розрідженням двоходові диафрагменних клапанів обох приемоотправительних станцій через трійник з'єднані гнучким шлангом між собою і з верхнім штуцером проточною вимірювальної комірки, а штуцера подачі матеріалу під тиском з'єднані між собою трійником з гнучким зливним шлангом повернення виміряної частини проби в накопичувальну ємність. Накопичувальна ємність містить у верхній частині штуцер прийому технологічної проби від системи первинного пробовідбору, штуцер повернення вимірюваної проби циркуляційного контуру, воздуховіддільник і клапан подачі промивної води, а в нижній частині - трійник, на одній стороні якого прикріплений керований клапан скидання в дренаж вимірюваної проби або змивів після промивання вимірювальних трактів, а до іншого - гнучкий шланг з'єднання з нижнім штуцером вимірювальної комірки. Причому повітрявіддлювач вип� полягає в підвищенні точності вимірювання за рахунок багаторазової циркуляції, забезпечення безперервного перемішування проби при циркуляції по всьому тракту і подачі проби у вимірювальну комірку під розрідженням. 1 іл.

Система ситуаційно-аналітичних центрів організаційної системи

Винахід відноситься до системи ситуаційно-аналітичних центрів організаційної системи. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності процесу прийняття рішень за рахунок автоматизованої вироблення сценаріїв вирішення проблемних ситуацій. Система містить телекомунікаційну мережу, центр управління, ситуаційно-аналітичні центри, пункти управління підрозділів організаційної системи, засоби двостороннього зв'язку, засоби контролю об'єктів спостереження, що впливають на стан діяльності організаційної системи, і забезпечує можливість автоматизованої вироблення сценаріїв за допомогою обчислювальних комплексів центру управління, ситуаційно-аналітичних центрів та пунктів управління підрозділів організаційної системи зберігання даних про сценаріях у системі зберігання даних аудиту діяльності організаційної системи, що входить до складу центра керування, передачі даних про сценарії з допомогою інтерфейсів обладнання центру управління, ситуаційно-аналітичних центрів, пунктів управління підрозділів організаційної системи і за допомогою телекомунікаційної мережі в комп'ютерні мережі центру управління, ситуаційно-аналітичних центр�системи центру управління та ситуаційно-аналітичних центрів, на екрани мультимедіа центру управління, ситуаційно-аналітичних центрів та пунктів управління підрозділів організаційної системи для прийняття на основі розроблених сценаріїв рішень. 20 з.п. ф-ли, 1 табл., 30 іл.

Спосіб підтримки діяльності організаційної системи

Винахід відноситься до способу підтримки діяльності організаційної системи. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності управління інформаційною підтримкою діяльності організаційної системи за рахунок автоматичного виконання оцінки показників ефективності діяльності організаційної системи автоматичного управління об'єктами підтримки організаційної системи з урахуванням виконаної оцінки. Спосіб містить етапи, на яких формують блоки нормованих даних про стан об'єктів підтримки і діяльності організаційної системи, про критичні і допустимі показники ефективності діяльності організаційної системи, про команди управління встановленням об'єктів підтримки або нормовані допустимі стану в залежності від фактичної ситуації, встановлюють об'єкти підтримки у нормовані стану, визначають фактичні стану об'єктів підтримки, проводять оцінку фактичної ефективності діяльності організаційної системи, визначають блоки даних про необхідних у фактичній ситуації командах управління, при необхідності встановлюють об'єкти підтримки або нормовані допустимі стану з урахуванням їх �ми в цілому. 23 з.п. ф-ли, 50 іл.

Система і спосіб для управління електроенергетичною системою

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в енергетичних системах. Технічний результат полягає в поліпшенні управління мережами електроенергетичної системи. Інтелектуальна енергосистема для поліпшення управління енергосистемою загального користування включає в себе використання датчиків на різних ділянках енергосистеми загального користування, із застосуванням технології передачі даних та комп'ютерної технології, таких як додаткові структури шини, для оновлення електроенергетичної системи таким чином, щоб вона могла працювати більш ефективно і надійно, і для підтримки додаткових послуг для споживачів. Інтелектуальна енергосистема може включати в себе розподілене інтелектуальне засіб в енергосистемі загального користування (окреме від інтелектуальних засобів центру управління), що включає в себе пристрої, які генерують дані на різних ділянках енергосистеми, аналізують згенеровані дані та автоматично модифікують роботу ділянки електроенергетичної системи. 6 н. і 40 з.п. ф-ли, 37 іл.
Up!