Кафедра комп’ютерно-інтегрованих оптичних та навігаційних систем (КІОНС)
Постійне посилання на фонд
Створена 01.07.2021 р. згідно наказу НАКАЗ НУ/5/2021 ВІД 12.01.2021
Переглянути
Перегляд Кафедра комп’ютерно-інтегрованих оптичних та навігаційних систем (КІОНС) за Автор "Бурау, Надія Іванівна"
Зараз показуємо 1 - 14 з 14
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Вдосконалення бортової системи керування і контролю для багатокласової діагностики авіаційного газотурбінного двигуна(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Паздрій, Ольга Ярославівна; Бурау, Надія ІванівнаПаздрій О.Я. Вдосконалення бортової системи керування і контролю для багатокласової діагностики авіаційного газотурбінного двигуна. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 174 - Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка (17 - Електроніка, автоматизація та електронні комунікації). – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Київ, 2024. Дисертаційна робота присвячена вдосконаленню бортової системи керування і контролю для багатокласової діагностики авіаційного газотурбінного двигуна шляхом включення підсистеми багатокласової діагностики у бортову систему контролю вібрації авіаційного газотурбінного двигуна (ГТД) на основі багаторівневої обробки діагностичної інформації. Одним із основних факторів підвищення безпеки польотів та запобігання катастрофічних ситуацій є розробка та вдосконалення існуючих бортових систем керування і контролю авіаційним ГТД. Сучасні системи керування і контролю авіаційних двигунів побудовані за принципом структурного моніторингу (Structural Health Monitoring). Ключовою задачею під час процесу моніторингу є отримання, перетворення та аналіз діагностичної інформації з метою виявлення експлуатаційних пошкоджень двигуна в реальному часі. У роботі обґрунтовано застосування комбінації різних методів аналізу віброакустичних сигналів для реалізації підсистеми багатокласової діагностики у складі бортової системи контролю вібрації ГТД. На основі отриманих діагностичних ознак експлуатаційних пошкоджень та порушень штатних режимів функціонування двигуна, розроблено програмні алгоритми діагностики різних класів порушень експлуатаційних режимів роботи двигуна і пошкоджень роторних елементів на етапі їх зародження. Основна частина дисертаційної роботи складається з чотирьох розділів, які присвячені дослідженню шляхів вдосконалення бортової системи керування і контролю для багатокласової діагностики авіаційного газотурбінного двигуна. Перший розділ присвячено огляду стану проблеми та обґрунтуванню напрямку досліджень дисертаційної роботи. Описано загальну характеристику авіаційних двигунів, як складної обертової системи. Розглянуто основні небезпечні експлуатаційні несправності роторних елементів двигунів. Особливу увагу було приділено розгляду таких пошкоджень двигунів як втомні пошкодження лопаток робочих коліс ГТД та руйнування валів через розвиток тріщин під впливом згинаючих і скручуючих моментів. Розглянуто основні сучасні методи та напрямки діагностики авіаційних двигунів у процесі експлуатації. Обґрунтовано переваги та можливості застосування вібраційної діагностики ГТД безпосередньо в процесі експлуатації двигуна. Розглянуто типову структуру бортової системи управління і контролю ГТД. Складовою системи управління і контролю ГТД є бортова система контролю вібрації. У розділі приведена загальна характеристика бортових систем контролю вібрації авіаційного двигуна. Показані основні тенденції розвитку автоматичних систем керування і діагностики технічного стану газотурбінних двигунів. Проведено аналіз попередніх робіт за темою дослідження та обґрунтовано мету і завдання даних напрямів дослідження. У другому розділі дисертаційної роботи запропоновано вдосконалення бортової системи управління і контролю ГТД шляхом розширення функціональних можливостей бортової системи контролю вібрацій для забезпечення багатокласової діагностики на основі вже існуючої бортової системи контролю вібрацій двигуна за допомогою включення до її складу підсистеми багатокласової діагностики. Приведено опис та функціональну схему вдосконаленої бортової системи контролю вібрації двигуна. Розглянуто детально призначення та функції, які виконує штатна бортова система контролю вібрації двигуна та які пристрої входять до її складу. Визначено, що для реалізації Підсистеми багатокласової діагностики центральними є питання розробки та обґрунтування методичного, алгоритмічного та програмного забезпечення для ефективного діагностування експлуатаційних порушень чи несправностей роторних елементів двигуна. Обґрунтовано методи обробки діагностичної інформації для такої системи. Визначено, що оскільки вимірювані діагностичні вібраційні сигнали в більшості випадків являються локально чи суттєво нестаціонарними процесами, тому особливу увагу приділено розгляду таких методів аналізу сигналів, які дозволяють виявляти приховані залежності та досліджувати більш тонку структуру сигналу. Було обґрунтовано вибір та розглянуто основні принципи таких методів аналізу сигналів як: Частотночасовий, Біспектральний, Вейвлет-перетворення та Фрактальний аналіз. Приведено методичні аспекти для інтерпретації вібраційних сигналів на основі Фрактального аналізу. У третьому розділі дисертаційної роботи представлено результати моделювання та аналіз тріщиноподібних пошкоджень роторних елементів авіаційного газотурбінного двигуна таких як вал ротора двигуна та лопатка робочого колеса турбіни. Розроблено методичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для діагностики початкового тріщиноподібного пошкодження валу ротора двигуна та початкового тріщиноподібного пошкодження лопатки робочого колеса турбіни двигуна. Розроблені та представлені у графічній формі програмні алгоритми діагностування тріщини для валу ротора та лопаток двигуна для реалізації блоків діагностики тріщини валу та діагностики тріщини лопатки, які включені в склад Підсистеми багатокласової діагностики, яка може бути програмно реалізована у вдосконаленій бортовій системі контролю вібрації двигуна. У четвертому розділі дисертаційної роботи представлено результати фізичного моделювання обертової системи з імітацією експлуатаційних порушень та результати обробки, отриманих у ході фізичного моделювання віброакустичних сигналів. Описано фізичну модель, вимірювальну схему для проведення запису віброакустичних сигналів та показано зовнішній вигляд експериментальної установки. Для діагностики кожного класу порушення таких як: дисбаланс; потрапляння сторонніх предметів у компресор силової турбіни двигуна; задирання лопаток компресора силової турбіни розроблено діагностичний програмний алгоритм для його впровадження у Підсистему багатокласової діагностики у складі вдосконаленої бортової системи контролю вібрації двигуна. Представлено результати аналізу ефективності застосування багаторівневого аналізу віброакустичних сигналів для виділення діагностичних ознак та ідентифікації різних експлуатаційних порушень штатних режимів експлуатації ГТД. Усі результати, що виносяться на захист, є новими. Вони неодноразово обговорювалися на міжнародних конференціях. За матеріалами дисертації опубліковано 6 статей, 14 тез конференцій та одне свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір які повною мірою відображають її зміст.Документ Відкритий доступ Керування кутом курсу автоматичного безпілотного підводного апарату за наявності неконтрольованих збурень(2024) Михайловський, Віталій Володимирович; Бурау, Надія ІванівнаУ даній роботі проводиться дослідження системи керування кутом курсу автоматичного безпілотного підводного апарату за наявності неконтрольованих збурень. Актуальність теми. Проблема розробки систем автоматичного керування для автономних безпілотних підводних апаратів (АБПА) включає в себе вибір методів реалізації керування і вибір датчиків для отримання первинної інформації. Розвиток сучасних систем управління рухом у тривимірному просторі відбувається в умовах зростання вимог до ефективності досягнення основних цілей, таких як забезпечення бажаної точності параметрів управління рухомими об'єктами. Водночас існують вимоги до підвищення надійності та тривалості функціонування, при умовах жорстких обмежень характеристик енергоефективності. Останнім часом датчики, засновані на технології мікроелектромеханічних систем (МЕМС), здобувають все більший інтерес як від розробників інерціальних вимірювачів, так і від споживачів цих пристроїв. Проаналізувавши різні системи керування сучасних АБПА, легко дійти висновку, що МЕМС датчики здобули широке визнання та поширення в цій галузі завдяки своїм унікальним характеристикам. Компактні розміри та мала вага МЕМС датчиків сприяють їхньому інтегруванню в обмежений об'єм апарату, не обтяжуючи його структуру. Достатньо висока чутливість цих датчиків роблять їх прийнятними для вимірювання прискорення, кутової швидкості та інших параметрів, необхідних для ефективного керування рухом АБПА. Більше того, їхні низькі вартість та висока енергоефективність сприяють їх використанню в системах, де обмежені ресурси, що є важливим аспектом у сфері автономних підводних технологій. Однак, незважаючи на свої переваги, слід відзначити, що точність мікромеханічних датчиків наразі не завжди може повністю задовольнити всі потреби. Похибки вимірювань мікромеханічних приладів часто виникають через температурні впливи, вібрації та перехресне прискорення. Ще однією причиною виникнення похибок у вимірюваннях є шум. Тому розробка та вдосконалення 5 системи керування для забезпечення ефективного функціонування в умовах неконтрольованого впливу фізичних та параметричних збурень є актуальною задачею. Мета і завдання досліджень. Метою даних досліджень є визначення впливу на динамічні характеристики системи керування АБПА похибок, детермінованих завад, шумів датчиків інформації та зовнішніх збурень. Для досягнення поставленої мети в кваліфікаційній роботі виконуються такі завдання: 1. Огляд стану проблеми: огляд безпілотних підводних апаратів (БПА), та систем керування їх рухом. 2. Аналіз системи керування кутом курсу БПА, функціональних елементів системи та їх характеристик; обґрунтування моделей потенційних параметричних та зовнішніх неконтрольованих збурень. 3. Розробка програмної моделі системи керування, розробка методики моделювання, проведення моделювання системи керування за наявності параметричних та зовнішніх неконтрольованих збурень. 4. Аналіз динамічних характеристик системи керування та показників якості керування кутом курсу БПА за наявності неконтрольованих збурень. 5. Обґрунтування шляхів забезпечення показників якості керування кутом курсу, розробка рекомендацій щодо подальшого вдосконалення систем керування БПА. Об’єктом дослідження є процес керування безпілотним підводним апаратом. Предметом дослідження є система керування кутом курсу; показники якості процесу керування за наявності неконтрольованих збурень.Документ Відкритий доступ Магістерська дисертація. Організація виконання та захисту, вимоги до структури, змісту та оформлення(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022-09-02) Бурау, Надія Іванівна; Богдан, Галина Анатоліївна; Півторак, Діана Олександрівна; Філіппова, Марина В’ячеславівнаДокумент Відкритий доступ Методичне та алгоритмічне забезпечення для дисципліни «Математичні моделі фізичних процесів»(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Сідень, Єлизавета Сергіївна; Бурау, Надія ІванівнаУ даній дипломній роботі було розроблено методичне та алгоритмічне забезпечення для дисципліни «Математичні моделі фізичних процесів». У першому комп’ютерному практикумі теоретично було розглянуто детерміновані процеси та їх класифікацію. У даному КП відбулось комп’ютерне моделювання періодичних процесів, а саме: гармонічних, полігармонічних сигналів та періодичних послідовностей імпульсів. Практикум складається з теоретичних відомостей; моделювання періодичних процесів засобами MATLAB (даний пункт містить короткі відомості про використані функції, приклади завдань та результат комп’ютерного моделювання у вигляді графіків); індивідуальних завдань та контрольних питань. У другому комп’ютерному практикумі теоретично було розглянуто частотний спектр періодичних процесів, а також перетворення Фур’є. У даному КП відбулось комп’ютерне моделювання спектрів періодичних процесів. Практикум складається з теоретичних відомостей; моделювання спектрів періодичних процесів засобами MATLAB (даний пункт містить опис використаних функцій, особливу увагу приділено функції швидкого перетворення Фур’є, прикладів побудови спектрів гармонічних, полігармонічних сигналів та періодичних послідовностей імпульсів і результатів комп’ютерного моделювання у вигляді графіків); індивідуальних завдань та контрольних питань. У третьому комп’ютерному практикумі теоретично було розглянуто неперіодичні процеси та їх класифікацію, а також спектральне зображення непеіодичних процесів. У даному КП відбулось комп’ютерне моделювання неперіодичних процесів (майже періодичних, перехідних) та побудови їх спектрів. Практикум складається з теоретичних відомостей; моделювання неперіодичних процесів та їх спектрів засобами MATLAB (даний пункт містить опис використаних функцій, приклади побудови графіків і спектрів майже періодичних та перехідних процесів та результати у вигляді графіків); індивідуальних завдань та контрольних питань. У четвертому комп’ютерному практикумі теоретично було розглянуто кореляційні функції періодичних та неперіодичних процесів. У даному КП відбулось комп’ютерне обчислення автокореляційних функцій періодичних та неперіодичних процесів. Практикум складається з теоретичних відомостей; визначення кореляційних функцій періодичних та неперіодичних процесів у системі MATLAB (даний пункт містить опис використаних функцій, приклади побудови і обчислення АКФ детермінованих процесів та результати у вигляді графіків); індивідуальних завдань та контрольних питань. У п’ятому комп’ютерному практикумі теоретично було розглянуто спектральну щільність потужності (енергії) періодичних та неперіодичних процесів. У даному КП відбулось комп’ютерне обчислення спектральних щільностей потужності періодичних та неперіодичних процесів. Практикум складається з теоретичних відомостей; визначення спектральних щільностей потужності періодичних та неперіодичних процесів у системі MATLAB (даний пункт містить приклади побудови та обчислення СЩП детермінованих процесів та результати у вигляді графіків); індивідуальних завдань та контрольних питань.Документ Відкритий доступ Методологія наукових досліджень у галузі: практикум(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021-12-09) Бурау, Надія Іванівна; Антонюк, Віктор Степанович; Півторак, Діана ОлександрівнаДокумент Відкритий доступ Моделювання виконавчих двигунів у системі керування рухом підводного міні-апарату(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Томчук, Богдан Миколайович; Бурау, Надія ІванівнаДана дипломна робота присвячена огляду перспективності розвитку безпілотних підводних міні-апаратів та їх систем керування; двигунів для міні-БПА, та розрахунок їх постійної часу; а також моделюванню системи керування безпілотним підводним міні-апаратом та виконавчими двигунами в середовищі Simulink. У першому розділі було розглянуто застосування і місії, в яких міні-БПА можуть підтримувати або виконувати завдання. Розглядаються тенденції розвитку БПА. Приведено класифікацію БПА. Було зроблено огляд конструктивних рішень та використаних матеріалів для БПА. Розглядаються системи керування, навігація, датчики для міні-БПА. Розглянуто можливі типи двигунів для БПА та визначено кращого рішення для використання на міні-БПА. Другий розділ присвячений огляду та розрахунків електромеханічної та електромагнітної сталих часу для обраних безколекторних двигунів міні-БПА. Було проведено порівняльний аналіз двигунів, у результаті якого було виявлено, для яких БПА та місій було створено ці двигуни. У третьому розділі розглянуто структурну схему системи керування кутом курсу оснащеними розрахованими двигунами. Було отримано передатні функції елементів системи, знайдено передатну функцію розімкненої системи, передатну функцію за похибкою. Проводилася перевірка систему на стійкість за критерієм Гурвіца. Були отримані логарифмічно амплітудні та фазову частотно характеристики. Досліджено вплив зовнішнього збурення на керування БПА. Промодельована система у середовищі Simulink і отримані відповідні залежності характеристик системи.Документ Відкритий доступ Моделювання складного руху безпілотного підводного апарату(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Суржок, Богдан Вікторович; Бурау, Надія ІванівнаМета і завдання досліджень. Метою роботи є проведення моделювання складного руху безпілотного підводного апарату. Для досягнення поставленої мети вирішуються такі завдання: 1. Огляд стану проблеми: огляд безпілотних підводних апаратів (БПА), їх характеристик, моделей та методів дослідження руху. 2. Обґрунтування геометричної моделі БПА, обґрунтування траєкторій руху БПА. 3. Вибір та обґрунтування програмного середовища для імітаційного моделювання БПА; розробка методики проведення імітаційного моделювання. 4. Імітаційне моделювання складного руху БПА для різних траєкторій та швидкості руху, визначення гідродинамічних характеристик БПА. 5. Встановлення та аналіз функціональних залежностей гідродинамічних характеристик від параметрів складного руху БПА. 6. Розробка рекомендацій щодо забезпечення маневреності БПА Об’єктом дослідження є безпілотний підводним апарат з врахуванням його різновидів та особливостей. Предметом дослідження є проведення моделювання складного руху безпілотного підводного апаратів, отримання результатів та подальший аналіз залежностей гідродинамічних характеристик від моделі. Апробація роботи. Часткові результати роботи висвітлені в наступній статті, що пройшла апробацію та вже опублікована: ------- Структура та обсяг роботи. Робота складається з вступу, 4 розділів, висновків , 37 рисунків, 26 таблиць, списку використаної літератури із 27 позицій. Загальний обсяг роботи 92 сторінки, з яких основна частина викладена на79 сторінках.Документ Відкритий доступ Наукова робота за темою магістерської дисертації. Науково-дослідна робота: практикум(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Антонюк, Віктор Степанович; Бурау, Надія Іванівна; Півторак, Діана ОлександрівнаДокумент Відкритий доступ Наукова робота за темою магістерської дисертації. Основи наукових досліджень. Практикум(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022-09-02) Антонюк, Віктор Степанович; Бурау, Надія Іванівна; Півторак, Діана ОлександрівнаДокумент Відкритий доступ Прогнозування часових рядів методами нейронних мереж для автоматизованого керування попитом(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021-12) Дорошенко, Антон Олександрович; Бурау, Надія ІванівнаВ даній роботі було проведено аналіз проблем та визначено основні потреби виробників товарів та мереж роздрібної торгівлі у прогнозуванні попиту. Розглянуто основні сучасні рішення моделей прогнозування на основі машинного навчання та визначено їх недоліки у використанні в автоматичних системах прогнозу. Побудовано та запропоновано алгоритм вирішення задачі прогнозування попиту на основі LSTM мережі глибокого навчання. Метою виконання магістерської роботи є дослідження, аналіз та розробка архітектури моделі прогнозування задля подальшого використання або інтеграції в автоматичних системах. У результаті проведення аналізу потреб та проблем у прогнозуванні, розроблено та проведено моделювання поетапного прогнозування попиту споживання товарів мереж роздрібненої торгівлі.Документ Відкритий доступ Робастна система керування рухом крокуючого мобільного робота(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Короленко, Ярослав Русланович; Бурау, Надія ІванівнаУ даній роботі розроблено робастну систему керування рухом мобільного робота. Створена математична та програмна модель руху гексаподу. Досліджено переміщення МР при відсутності та наявності пошкоджень однієї ноги. Розроблено та обґрунтовано робастну систему керування рухом гексаподу. Актуальність теми. Автоматизація виробничо-технологічних процесів в усіх сферах людської діяльності є головною та довготривалою тенденцією розвитку сучасного суспільства. Як логічний розвиток даного питання наразі значного поширення набуває галузь робототехніки. Мобільна робототехніка станом на сьогодні відіграє важливу роль у нашому повсякденному житті та в різних сферах суспільства. На сучасний момент мобільна робототехніка визначається як одна з галузей, які найбільш стрімко розвиваються. Можливості мобільних роботів дозволяють їм ефективно заміщати людей у різних сферах, таких як: спостереження; патрулювання; аварійно-рятувальні операції; розвідка; промислова автоматизація; розваги та інші. Більшість з цих роботів вже доступні на ринку. Існують природні області, які недосяжні для людини, такі як вулкани, розвідка корисних копалин, дослідження планет, рятувальні місії та очищення небезпечних відходів. Мобільні роботи, такі як колісний, гусеничний та багатоногий крокуючий робот, вирішують ці проблеми. Дослідження показують, що колісний робот ефективний на рівних поверхнях, гусеничні роботи адаптуються до нерівних місць, а багатоногі роботи мають унікальні прохідні можливості. Через це крокуючі роботи наразі є більш пріоритетною галуззю наземної робототехніки, бо вони дозволяють проводити розвідку важкодоступних місць або розвідку на пересічній місцевості, що є в більшості своїй недоступним для інших видів наземних роботів.Документ Відкритий доступ Синтез та аналіз нейромережевих регуляторів автоматичних систем у програмному середовищі MATLAB(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Молла, Карина Ескендерівна; Бурау, Надія ІванівнаДана дипломна робота присвячена огляду перспективності розвитку мобільних роботів, застосуванню їх у людському житті; застосуванню нейронних мереж у робототехніці, зокрема в системах керування; а також синтезу і аналізу нейромережевих регуляторів в середовищі Simulink. У першому розділі було розглянуто різні види мобільних роботів, їхні особливості та роль у житті людини. Було зроблено огляд систем руху роботів, завдяки яким він здатен пересуватися у просторі. Розглядаються різноманітні системи керування, а також використання нейронних мереж у цих системах. Також у розділі наведена загальна інформація про нейронні мережі, її види та класифікацію. Приведено переваги застосування нейронних мереж у робототехніці. Другий розділ присвячений реалізації, моделюванню та аналізу нейромережевих регуляторів у програмному середовищі MATLAB, а саме Simulink. Проведено огляд програмного пакету MATLAB Deep Learning Toolbox, який містить ряд блоків, які можуть бути безпосередньо використані для побудови НМ в середовищі Simulink. Проводиться огляд двох нейромережевих регулятори: регулятор на основі еталонної моделі та регулятор з прогнозуванням, після підбору систем для об’єкта керування складається схема у Simulink та проводиться навчання обраних контролерів. Отримуються результати моделювання та проводиться їх оцінка.Документ Відкритий доступ Система управління, орієнтації та навігації автономних безпілотних підводних апаратів на основі мікроелектромеханічних технологій(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Гуриненко, Станіслав Олегович; Бурау, Надія ІванівнаГуриненко С.О. Система управління, орієнтації та навігації автономних безпілотних підводних апаратів на основі мікроелектромеханічних технологій – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 – Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології (15 – Автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2024. Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального та важливого науково-практичного завдання вдосконалення систем управління, орієнтації та навігації із застосуванням мікроелектромеханічних технологій для автономного безпілотного підводного апарата класу Міні. У першому розділі дисертації наведено огляд та проаналізовано сучасний стан і тенденції розвитку безпілотних підводних апаратів. Проведено огляд загальних характеристик та розглянуто основні функціональні можливості та завдання, які можуть бути поставлені перед безпілотними підводними апаратами. Показано, що пріоритетним напрямком розвитку морської робототехніки є розвиток автономних безпілотних підводних апаратів. Наведено класифікацію автономних безпілотних підводних апаратів за конструктивною формою. Проаналізовано склад бортового навігаційного обладнання та обладнання, яке забезпечує керування апарата. На основі проведеного огляду розглянуто виконані роботи, які присвячені дослідженню систем орієнтації та навігації, а також проведено огляд робіт за системами управління автономних безпілотних підводних апаратів. На основі огляду та аналізу раніше виконаних робіт з’ясовано, що: напрямок морської робототехніки в області розробки автономних безпілотних підводних апаратів поступово розвивається; поступово модернізується бортове обладнання, тобто відомі пристрої морської підводної навігації оновлюються та переходять на нову елементну базу; досліджуються та розробляються алгоритмічні методи керування. Однак, практично відсутні комплексні роботи та дослідження, які описують поєднання конструктиву апарата та його вплив на керування; не наводяться роботи, які присвячені дослідженню автономних систем визначення просторового положення та місцезнаходження (орієнтації та навігації) із застосуванням мікроелектромеханічних систем та вибором цих систем. Виходячи із проведеного огляду виконаних робіт сформовано мету дослідження, яка полягає у вдосконалені систем орієнтації, навігації та управління автономних безпілотних підводних апаратів для забезпечення виконання багатоцільових завдань та розширення функціональних можливостей апаратів із застосуванням у цих системах МЕМС технологій. Для досягнення поставленої мети дослідження необхідно вирішити наступні завдання: провести огляд стану проблеми; провести чисельне моделювання конструкції апарата та аналіз гідродинамічних характеристик апарата, визначити коефіцієнти сили супротиву та підіймальної сили обраної конструкції апарата; обґрунтувати систему орієнтації та навігації автономного безпілотного підводного апарата, розробити імітаційні моделі датчиків, побудованих на МЕМС технологіях, імітаційну модель інерціальної навігаційної системи, встановити залежності параметрів орієнтації та навігації та їх похибок від напрямку руху; розробити та виконати імітаційне моделювання каналів керування автономного безпілотного підводного апарата за зануренням та за кутом курсу із урахуванням коефіцієнтів сили супротиву та конструктивних параметрів апарата; впровадити отримані результати. Другий розділ дисертаційного дослідження присвячено аналізу об’єкта керування та оцінці гідродинамічного конструктиву апарата. Розроблено конструкцію та створено тривимірні моделі безпілотного підводного апарату класу міні, проведено моделювання їх простого руху та визначено гідродинамічні характеристики моделей. На основі результатів дослідження простого прямолінійного руху обрано одну конструкцію апарата, для якої проведено моделювання складного руху за обраними траєкторіями: коло, розворот та півхвиля, визначено гідродинамічні характеристики моделі. Для обраної конструкції проведено гідродинамічний розрахунок із визначення гідродинамічних коефіцієнтів, геометричних та масогабаритних характеристик апарата, які у подальшому будуть враховуватися при моделюванні системи управління. Третій розділ дисертаційного роботи присвячено дослідженню систем орієнтації та навігації. Обґрунтовано використання безплатформної інерціальної навігаційної системи, та проаналізовано її склад. Розроблено імітаційні моделі чутливих елементів (акселерометра та гіроскопа) обраної системи, проведено їх моделювання з урахуванням характеристик реальних приладів. Встановлено, що похибки моделювання розроблених моделей становлять: для акселерометра від 33% до 50%, в залежності від чутливості прилада, у порівнянні із вихідним сигналом реального акселерометра; для гіроскопа – 16% у порівнянні із вихідним сигналом реального гіроскопа. Розроблено імітаційну модель безплатформної інерціальної навігаційної системи, яка враховує моделі сенсорів, та проведено чисельне моделювання роботи системи. Встановлено функціональні залежності параметрів орієнтації та навігації і їх похибок від напрямку руху автономного безпілотного підводного апарата класу міні на основі МЕМС технологій, аналіз яких свідчить про стабільність роботи системи протягом усередненого часу функціонування апарата. Четвертий розділ дисертації присвячено обгрунтуванню та дослідженню системи процесу управління апаратом із урахуванням параметрів об’єкта. На основі обраної системи управління розглянуто автономний безпілотний підводний апарат як об’єкт управління. Розроблено функціональну схему автоматичного управління. Розроблена схема враховує конструкцію та бортове обладнання апарата. Розглянуто систему рівнянь руху апарата, на основі якої виділено та досліджено канали керування рухом занурення та за кутом курсу. У середовищі Simulink розроблено імітаційні моделі автономного безпілотного підводного апарата та проведено чисельне моделювання. На основі отриманих результатів у розроблену імітаційну модель каналу керування за кутом курсу до якої було введено пропорційно-інтегрально-диференційний регулятор. За результатами проведених досліджень створено та обґрунтовано інформаційні моделі каналів керування зануренням та зміною кута курсу автономного безпілотного підводного апарата. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: набув подальшого розвитку дослідницький підхід, що полягає у комплексному оцінюванні об’єкта та врахуванні його гідродинамічних характеристик і параметрів мікроелектромеханічних сенсорів при вдосконаленні системи орієнтації, навігації та керування автономного безпілотного підводного апарата; встановлено нові функціональні залежності параметрів орієнтації та навігації і їх похибок від напрямку руху автономного безпілотного підводного апарата класу міні на основі МЕМС технологій; створено та обґрунтовано інформаційні моделі каналів керування зануренням та зміною кута курсу автономного безпілотного підводного апарата, які враховують інформацію про геометричні та гідродинамічні характеристики об’єкта, задання потрібних значень параметрів руху та обчислення відповідних траєкторій, формування сигналів керування, інформацію про результати керування та значень відхилення глибини та кута курсу. Отримані результати під час дисертаційного дослідження мають практичне значення, яке полягає у застосуванні методів та підходів у вирішені задач пов’язаних із обґрунтуванням вибору конструкції апарата; застосуванні методики проведення комплексного дослідження апарата; застосуванні імітаційних моделей чутливих елементів (акселерометра та гіроскопа) інерціальної навігаційної системи, які враховують параметри та характеристики реальних датчиків; застосуванні імітаційної моделі безплатформної інерціальної навігаційної системи, яка враховує моделі чутливих елементів та їх характеристики; застосуванні імітаційних моделей каналів управління автономного безпілотного підводного апарата, які враховують конструкційні та масо-габаритні характеристики апарата. Результати дисертаційних досліджень мають практичне впровадження.Документ Відкритий доступ Цифровий двійник симулятора рухомого обʼєкта(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Майборода, Артем Сергійович; Бурау, Надія ІванівнаДана дипломна робота присвячена огляду технології цифрових двійників, подальшої перспективи розвитку та використання, ролі у сучасних проектах. Також розглядається процес створення цифрового двійника рухомої платформи Перший розділ дипломного проекту присвячений опису технології цифрового двійника. Розглядаються види цифрових двійників та їх взаємодія з рухомими об’єктами та симуляторами руху. Другий розділ відповідає за створення цифрового двійника та підготовку до його дослідження. Спочатку описується послідовне створення 3D моделі симулятора руху. Далі відбувається підготовка моделі до проведення аналізу. Створюються з’єднання всіх елементів симулятора для задання руху. Потім створюється сітка моделі. Третій розділ відповідає за дослідження симулятора руху. Проводиться статичний аналіз, який включає у себе загальну деформацію та еквівалентну пружну деформацію з відтворенням руху платформи. Після цього проводиться аналіз гармонічного відгуку. Для цього за допомогою модального аналізу обирається одна частота для дослідження. Після цього відбувається створення частотної характеристики та відображення спрямованої деформації та еквівалентної пружної деформації. На останок проводиться аналіз випадкових вібрацій. Відтворюється спрямована деформація та спектральна щільність.