В работе рассмотрена задача построения системы управления движением автономных мобильных гусеничных роботов в неформализованной внешней среде. На основе предложенной математической модели системы управления гусеничным мобильным роботом, учитывающей кинематические и динамические параметры, проведено имитационное моделирование гусеничного мобильного робота в средах динамического моделирования технических систем MATLAB Simulink и SimInTech, что позволило с определенной точностью управлять координатами гусеничного мобильного робота по заранее заданной траектории. Для повышения устойчивости системы управления движением мобильного робота в нее был внедрен ПИД-регулятор тока якоря и электромагнитного момента. В ходе имитационного исследования получены графические зависимости от времени: напряжения питания; угла поворота корпуса робота; скорости гусениц; тока якоря двигателей; электромагнитного момента двигателей; тока якоря двигателей с ПИД-регулятором; пройденного гусеницами пути; электромагнитного момента двигателей с ПИД-регулятором, а также проводилось задание центра масс робота при задании траектории радиусом 10 м в течение 6,2 с. В программном пакете MATLAB Simulink построены модели: общая имитационная, имитационная кинематическая и имитационная динамическая гусеничного мобильного робота, имитационная подсистема блока управления электроприводами. В программной среде SimInTech получена имитационная модель динамической части правого электропривода гусеничного мобильного робота. Проведен сравнительный анализ графических зависимостей угловой скорости катка и тока якоря двигателя гусеничного мобильного робота, полученных в пакетах MATLAB Simulink и SimInTech, который выявил ряд достоинств и недостатков при проверке работы системы управления гусеничным мобильным роботом в неформализованной внешней среде.
Наука и техника
2024. — Выпуск 1
Содержание:
В статье рассмотрены проведенные исследования сформированных при оптимальных технологических режимах плазменных покрытий из порошковых композиций Al2O3–TiO2–NiCrAlYТа. Они обладают приемлемой плотностью и имеют допустимое для эксплуатации количество поверхностных дефектов – пор и трещин. Крупно-габаритные керамические частицы Al2O3–TiO2 внедрены в NiCrAlYТа матрицу при формировании покрытия. Такое строение связано с подвижностью у расплавленных жидкофазных составляющих NiCrAlYТа, которые стремятся заполнить промежутки и трещины, возникающие в процессе плазменного напылении металлооксидного покрытия и способствуют повышению плотности покрытий. В процессе высокотемпературного осаждения оксидная составляющая плавится в органическое целое с металлической в области границы раздела, элементы диффундируют и проникают друг в друга, поэтому граница раздела не является четко определенной, нет очевидных границ между слоис-тыми структурами, наравне с химическими и механическими связями присутствуют и металлургические связи. При установленных нами оптимальных параметрах напыления в системе покрытия наблюдается микрогетерогенная структура с содержанием элементов, обеспечивающих его износостойкость (орторомбическая фаза оксида титана, Cr1,12Ni2,88, a-Al2O3, γ-Al2O3). Происходит растекание расплавленных порошковых частиц на подложке с минимальным разбрызгиванием и потерями при ударе о подложку. К основным кристаллическим фазам в системе сформированного покрытия можно отнести Cr1,12Ni2,88, γ-Al2O3, анатаз (TiO2) в дополнение к рутилу и a-Al2O3. При анализе дифракционные пики у рутила выявляются в пределах 2θ = 32° и 2θ = 70°, при этом содержание растет после процесса распыления, что подтверждает переход из фазы анатаза в рутильную фазу при высокой температуре. На основании результатов количественного анализа установлено, что содержание в покрытии a-Al2O3 и рутила TiO2 составляет примерно 30,4 и 32,2 % соответственно, являясь при этом основными фазовыми структурами покрытий. Проведены исследования по влиянию дистанций процесса плазменного напыления на эксплуатационные характеристики износостойких плазменных покрытий – прочность сцепления, твердость и пористость.
Ключевые слова
В работе приведено аналитически замкнутое решение задачи осесимметричного прессования дискретных металлических материалов методом совместного решения дифференциальных уравнений равновесия и условия пластичности пористого тела с учетом всех без исключения факторов прессования: вида и свойств шихты, условий нагружения, пористости, температуры, трения и др. Целью настоящей работы является разработка основ инженерной теории обработки давлением дискретных материалов на примере решения задачи осесимметричного прессования структурно-неоднородной металлической стружки в подвижной закрытой матрице. В основу построения физико-математической модели процесса положен идеализированный случай однородного уплотнения пористого тела с последующим определением коэффициента бокового давления, соответствующего действительной степени уплотнения на различных этапах нагружения. Полученное уравнение связи компонентов тензора напряжений с пределом текучести и относительной плотностью прессовки представляет собой цилиндрическое условие пластичности Мизеса, которое в пределе при нулевой пористости переходит в условие пластичности компактных металлов. Краевая задача решена для касательных напряжений с учетом величины и направления действия сил контактного трения, которые по своей физической природе не отличаются от сил трения в глубине прессуемого материала. Физико-математиче-ская модель позволяет производить расчеты полей напряжений и плотности тела по координатам очага деформации, а также энергосиловых параметров (давление, усилие, работа деформации) при условии определения трех структурно-реологических характеристик: предела текучести, относительного сжатия и показателя степени деформационного уплотнения. В силу того что задача решена применительно к телам вращения в общем виде и в общей постановке, само решение следует рассматривать как методологическое для любой схемы осесимметричного нагружения.
Ключевые слова
Согласно требованиям Правил по обеспечению промышленной безопасности грузоподъемных кранов, противоугонные устройства должны обеспечивать останов последних, находящихся под действием силы ветра, в любой точке рельсового пути, в том числе в месте стыка рельсов, соединяемых боковыми планками. Рекомендованные к применению различные типы противоугонных крановых устройств имеют ряд недостатков, о которых писали в предыдущих статьях. Известны также противоугонные крановые устройства, у которых останов грузоподъемных кранов на рельсовом пути осуществляется стопорным эксцентриком, взаимодействующим с поверхностью головки рельса. Надежность подобных устройств недостаточна, так как из-за постоянного усилия пружины сила сцепления эксцентрика с рельсом не зависит от изменяющейся силы ветра. Для проведения силового расчета противоугонного устройства грузоподъемных кранов, работающих на открытом воздухе, необходимо знать максимальное расчетное значение силы ветра, действующей на его элементы, удерживающие грузоподъемные краны на рельсах при нахождении в нерабочем состоянии. При движении крана, перемещающегося по рельсам под действием силы ветра Pw, эксцентрик, поворачиваясь, передает силу давления со стороны рельса на двуплечий рычаг, соединяющий эксцентриковый механизм с клиновым механизмом. Эксцентриковый механизм, по сути, является приводом вертикального перемещения клина, вследствие которого происходят замыкание клещевого захвата на головке рельса и останов крана. Таким образом, энергия, развиваемая краном, двигаемым силой Pw, используется на его останов. Для этого в статье рассмотрены вопросы определения предельных расчетных значений силы ветра, действующей на суммарные боковые поверхности различных типов грузоподъемных кранов, при разных климатических, аэродинамических, вероятностных и других ветровых нагрузках. Приведена методика определения предельных расчетных суммарных значений ветровых нагрузок на элементы разработанного противоугонного устройства для грузоподъемных кранов, перемещающихся по подкрановым рельсовым путям. Определены расчетные суммарные боковые площади и ветровые нагрузки на мостовые опорные одно- и двухбалочные краны, козловые и башенные краны для разных исполнений, пролетов, грузоподъемностей и других параметров. На основе выполненных расчетов возможно создание модельного ряда противоугонных устройств для различных конструкций грузоподъемных кранов, перемещающихся по подкрановым рельсам, при разных условиях эксплуатации.
Ключевые слова
В статье приводится методика расчета дополнительных осадок плитных фундаментов существующих зданий и сооружений от вибродинамических воздействий, которые возникают при производстве различных строительных работ вблизи них (забивка свай, вибропогружение шпунтовых балок, уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками и виброкатками), а также от промышленного оборудования и транспорта. Методика включает следующие основные этапы. При помощи метода конечных элементов, или измеренных существующих вибрационных полей, определяется распределение максимальных ускорений колебаний грунта под подошвой фундамента по глубине и выявляется зона, в которой они превышают критические ускорения, при которых начинают проявляться объемные и сдвиговые деформации грунта. Грунт в основании фундамента разбивается на элементарные слои толщиной не более 1/4 ширины фундамента. Далее, по известным виброкомпрессионным зависимостям (зависимость изменения коэффициента пористости е образцов грунта от ускорения их колебаний а), которые получают в лабораторных условиях, определяются осадки каждого слоя, суммирование которых дает полную величину дополнительной динамической осадки Sд. Если она в совокупности со статической осадкой Sст превышает предельные нормируемые величины осадок, предлагается использовать три способа уменьшения или устранения Sд – буроинъекционное упрочнение зоны развития дополнительных осадок, использование горизонтальной инерционной плиты или вертикального барьера из легкосжимаемых материалов на пути распространения колебаний, применение которых снижает интенсивность вибродинамических воздействий, передаваемых на рассматриваемые фундаменты.
Ключевые слова
В долгосрочной перспективе, наряду с ростом атомной энергетики и связанными с этим изменениями в топливно-энергетическом балансе страны, природный газ сохранит важное место в народном хозяйстве, в том числе и в производстве тепловой и электрической энергии. Соответственно надолго сохранится значимость газораспределительных сетей, по которым непосредственно обеспечиваются топливом потребители республики. В соответствии с Концепцией Национальной стратегии устойчивого развития Республики Беларусь на период до 2035 г. основная задача в газовой сфере – поддержание производственных фондов на уровне, обеспечивающем безопасное энергоснабжение. Практика показывает, что наибольшим потенциалом влияния на техническое состояние стальных подземных распределительных газопроводов обладает коррозионный фактор. Для компенсации коррозионных процессов стальные подземные трубопроводы оснащаются специальными защитными средствами, в частности изоляционными покрытиями. Одной из ключевых эксплуатационных характеристик изоляции является ее целостность, которая контролируется путем проведения периодического (комплексного) приборного технического обследования. По результатам контроля формируется статистика выявленных дефектов защитных покрытий. В работе рассмотрены вопросы обеспечения достоверности эксплуатационных данных, освещен опыт внедрения в газоснабжающих организациях ГПО «Белтопгаз» специализированных программных комплексов для учета и обработки результатов приборного обследования распределительных газопроводов. Также рассмотрен вопрос влияния организационно-производственного аспекта (особенностей технологии, сложившейся на местах практики планирования и производства конкретных видов работ по технической эксплуатации) на структуру эксплуатационной информации, что требует отдельного изучения и учета при дальнейшей статистической обработке и использовании данных.
Ключевые слова
Развитие образовательных учреждений высшего образования в рамках парадигмы «Университет 3.0» активно анализируется в научном сообществе России, Беларуси и других стран ЕврАзЭС, однако комплексную оценку роли российских университетов в достижении целей новой промышленной политики пытается дать незначительное количество ученых. В статье приведены результаты исследования, предпринятого с целью восполнить этот пробел. Цель исследования заключалась в оценке эффективности деятельности учреждений высшего образования с точки зрения их вклада в достижение целей новой промышленной политики (на примере ключевых показателей развития Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники»). В ходе исследования решены следующие задачи: выполнен краткий обзор основных научных работ по теме исследования; проанализированы содержание и основные направления новой промышленной политики; выявлена роль университетов как ключевых элементов институционального механизма новой промышленной политики и функций, через реализацию которых университеты ее выполняют. Выдвинута гипотеза о несбалансированности двух ключевых направлений развития ведущих российских научно-исследовательских университетов с точки зрения их участия в приращении экономической мощи России. На основе анализа основных показателей развития Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники» показано, что расширению присутствия данного вуза в национальной науке и промышленности уделяется существенно больше времени и средств, нежели повышению качества учебных программ и внедрению результатов инновационной активности в работу со студентами и аспирантами. Сделаны выводы о недостаточной проработанности теоретической модели, практических путей и средств транспорта ресурсов, инновационных решений и энергетики инноваций в образовательное пространство. Сформулированы практические рекомендации для образовательных учреждений: предложено более широко привлекать промышленные предприятия не только к аккредитации, но и к реализации образовательных программ (включая такие элементы, как практики и стажировки на промышленных предприятиях). Такой подход поможет усилить эффекты тройной спирали инноваций в подготовке инженерных кадров для реального сектора экономики.
Ключевые слова
Существует класс сложных систем, характеризующийся динамичностью, многозвенностью структурных элементов, многостадийностью многосвязной цепочки процессов. Причем каждый из этих процессов происходит в условиях стохастической и нестохастической неопределенности в исходной информации, внутренней и внешней среде, которые предопределяют неопределенность характера развития ситуации. Задачи принятия решений в таких системах разделяют на два типа: 1) задачи принятия решений в условиях риска, когда условия неопределенности носят только вероятностный, стохастический характер; 2) задачи принятия решений в условиях неопределенности, когда сопровождаемые условия имеют нестохастическую природу, а также когда необходимый доверительный статистический материал неизвестен. В задачах второго типа риски проявляются в более значительной степени, чем в первых. При этом следует рассматривать риск как объект, событие, явление – в качестве формальной математической категории в соответствии со следующей ее информационной интерпретацией: риск – это информационная неопределенность, нечеткость системы «объект – субъект – среда» и ее отдельных элементов. Мера этой неопределенности определяет меру опасности, возможного ущерба, проигрыша от реализации какого-то решения или события. Существование риска связано с невозможностью с точностью до 100 % прогнозировать будущее. Исходя из этого следует выделить основное свойство риска: риск имеет место только по отношению к будущему и неразрывно связан с прогнозированием, а значит, и с принятием решений вообще (слово «риск» в буквальном переводе означает «принятие решения», результат которого неизвестен). Следуя вышесказанному, стоит также отметить, что категории риск и неопределенность тесно связаны между собой и зачастую употребляются как синонимы. В условиях, когда исходные факторы задаются в виде нечетких характеристик, для прогнозирования широко используются другие подходы, основанные на интеллектуальных технологиях мягких вычислений. При оценке альтернативных вариантов принятия решений для оценки рисков в условиях неопределенности возникает проблема разработки нечетких моделей, основанных на правилах нечеткого вывода. Но универсального метода построения нечетких оценочных моделей не существует. Преимущество нечеткой логики заключается в возможности использования экспертных знаний о данном объекте в виде если «входы», то «выходы». В статье разработана модель риска банкротства в слабо формализованных процессах с целью прогнозирования.