Достижения

Реализуемые научные проекты:

Грант Российского научного фонда №18-19-00621

на тему: «Теоретические основы построения и методы адаптации групп автономных мобильных роботов в неопределенных средах»

 Основные направления исследований:

Направление 1: Интеллектуальные методы формирования информационно-навигационных полей группами автономных мобильных роботов неопределенной среде.

Основные задачи направления 1:

—  разработка и исследование метода формирования критерия оценки сложности локальной области среды функционирования i-м роботом группы;

— разработка метода преобразования информации, поступающей от СТЗ i-го робота группы, в вектор количественных показателей сложности локальной области среды функционирования;

— разработка метода обучения i-го робота, направленного на коррекцию показателя оценки сложности локальной области среды;

— разработка метода комплексирования показателей сложности среды всех (или части) роботов в комплексную оценку сложности среды группой.

Направление 2. Методы формирования строя при согласованном перемещении группы автономных мобильных роботов.

Основные задачи направления 2:

— разработка и исследование методов формирования критерия эффективности движения строя автономных мобильных роботов на основе информационно-навигационного поля группы, в зависимости от оценки сложности среды и состояния группы;

— разработка и исследование метода определения структуры строя группы автономных мобильных роботов на основе информационно-навигационного поля и значения критерия эффективности движения строя, оценки сложности среды и цели миссии;

— разработка и исследование метода определения целевого положения в строю i-го робота на основе его функционального назначения, положения и ориентации в среде, временных и энергетических ресурсов, цели миссии и целей других роботов;

— разработка методов синхронизации движения членов группы автономных мобильных роботов.

Направление 3. Методы оптимизации, адаптации и реконфигурации строя автономных мобильных роботов в неопределенной среде.

Основные задачи направления 3:

— разработка метода оптимизации строя мобильных роботов заданной конфигурации на основе информационно-навигационного поля по результатам оценки сложности среды и значения критерия эффективности движения строя. Предлагается оптимизация взаимного расположения роботов в строю без изменения его конфигурации в зависимости от неопределенности среды и изменения эффективности движения строя, при неизменном угловом расположении роботов относительно друг друга с описанием структуры строя в виде графа.

— разработка метода адаптации строя мобильных роботов заданной конфигурации на основе информационно-навигационного поля по результатам оценки сложности среды и значения критерия эффективности движения строя. Предлагается адаптация взаимного расположения и ориентации роботов в строю без изменения его конфигурации в зависимости от неопределенности среды и изменения эффективности движения строя с описанием структуры строя в виде графа.

— разработка метода реконфигурации строя мобильных роботов на основе информационно-навигационного поля при изменении состава группы, окружающей обстановки и функционального назначения. Предлагается разработка математического аппарата над графами, описывающими строи автономных мобильных роботов и включающего операции объединения, дополнения, соединения и прочие.

— разработка программно-аппаратного демонстратора для исследования и оценки эффективности методов построения и адаптации групп автономных мобильных роботов в неопределенных средах, включающего:

– виртуальный симулятор среды функционирования и мобильных роботов;

– макетный образец разнородной группы из пяти роботов.

Публикации:

  1. Каркищенко А.Н. Об оценке сложности сцены по одному и двум локальным наблюдениям // Автоматика и телемеханика (2019 г.)
  2. Каркищенко А.Н., Пшихопов В.Х. К определению сложности среды функционирования подвижного объекта на плоскости //Автоматика и телемеханика (2019г.)
  3. Пшихопов В.Х, Медведев М.Ю., Васильева М.А. (Pshikhopov V., Medvedev M., Vasileva M.) Neural network control system of motion of the robot in the Участие в соревнованияхenvironment with obstacles // 32nd International Conference on Industrial, Engineering & Other — Applications of Applied Intelligent Systems (2019 г.)
  4. Каркищенко А.Н., Пшихопов В.Х. К определению сложности среды функционирования подвижного объекта на плоскости. ‒ Автоматика и телемеханика, 2019, № 5, с. 136-154.
  5. Каркищенко А.Н. Об оценке сложности сцены по одному и двум локальным наблюдениям. ‒ Автоматика и телемеханика, 2019, № 8, с. 129-148.
  6. Medvedev M., Pshikhopov V. Path Planning of Mobile Robot Group Based on Neural Networks. Lecture Notes in Computer Science, 2020.
  7. Beloglazov D. A., Finaev V. I., Soloviev V. V., Pavlenko E. N. Methods research and software development for parameters
  8. Каркищенко А.Н., Пшихопов В.Х. (Karkishchenko A.N., Pshikhopov V.H.) Suboptimal assignment when creating a formation of mobile objects Proceed. of 6th International Conference on Systems and Informatics (ICSAI 2019) (2019 г.)
  9. Медведев М., Пархоменко В. (Medvedev M., Parkhomenko V.) Neural network system for ground robot path planning and obstacle avoidance Proceed. International Conference on Robotics and Automation Engineering 2019, Rome, Italy (2019 г.)
  10. Белоглазов Д., Переверзев В., Соловьев В., Пшихопов В., Морозов Р. (Beloglazov D., Pereverzev V., Soloviev V., Pshikhopov V., Morozov R.) Method of formation of quantitative indicators of complexity of the environment by a group of autonomous mobile robots Hindawi, Journal of Robotics (2020 г.)
  11. Белоглазов Д.А., Соловьев В.В., Переверзев В.А., Пшихопов В.Х. (Beloglazov D. A., Soloviev V. V., Pereverzev V. A., Pshihopov V. H.) Estimation method for operational environment complexity by a robotic team // International Review of Automation Control (2020г.)
  12. Белоглазов Д.А., Финаев В.И., Соловьев В.В., Павленко Е.Н. (Beloglazov D. A., Finaev V. I., Soloviev V. V., Pavlenko E. N.) Methods research and software development for parameters formalization of the assignment task applicable to the target assignment (Hindawi, Journal of Robotics (2020 г.))
  13. Костюков В., Медведев М., Пшихопов В. (Kostjukov V., Medvedev M., Pshikhopov V.) Optimization of a mobile robot movement on a plane with a finite number of repeller sources //SPIIRAS Proceedings (2020 г.)
  14. Медведев М., Пшихопов В. (Medvedev M., Pshikhopov V.) Path Planning of Mobile Robot Group Based on Neural Networks Lecture Notes in Computer Science (2020 г.)

Грант Российского фонда фундаментальных исследований №18-08-00473

на тему: «Разработка и исследование методов оптимизации и управления процессами преобразования энергии в силовых установках комплексного типа, в том числе преобразующими поток сплошной среды».

Цель: Разработка и исследование методов оптимизации процессов преобразования энергии потока сплошной среды в системах с аэро-, гидродинамической интерференцией подвижной и неподвижной частей установки и изменяющейся её геометрией

В ходе исследований планируется решение следующих задач:

1) Разработка базовой конструкции преобразователя с аэродинамической интерференцией и изменяемой геометрией;

2) Разработка математической модели процесса преобразования энергии с учетом аэродинамической интерференции и изменяемой геометрии;

3) Теоретическое обоснование/оптимизация базовой конструкции преобразователя, его статической и переменной составляющих, с помощью комплексного аэродинамического исследования с учетом особенностей электрической и механической его частей;

4) Разработка методов и алгоритмов управления процессом преобразования энергии потока сплошной среды в рамках единой комплексной силовой энергетической системы;

5) Разработка и оптимизация конструкции комплексной энергоустановки, включающей в себя преобразователь с аэродинамической интерференцией и изменяемой геометрией, солнечные элементы и электромеханические и электрические преобразователи;

6) Разработка метода оптимального проектирования комплексной силовой энергоустановки (КСЭУ) на базе ВЭУ, солнечных элементов и дизельной установки, в зависимости от требуемой общей мощности, качества энергообеспечения и условий работы;
7) Разработка оптимальной конфигурации КСЭУ, подбор типов подсистем и схемных решений, реализация установки и экспериментальные исследования.

Полученные результаты:

 Практические результаты: разработан программно-аппаратный стенд исследования механических и аэродинамических характеристик перспективной ветроэнергетической установки малой мощности (до 1кВт).

Результаты теоретических исследований: разработана методика конструирования перспективных вертикально-осевых ветроэнергетических установок роторного типа с оптимизацией по полезной аэродинамической мощности с учетом прочностных ограничений, заданных уровня шума и диапазона электрических нагрузок потребителя.

 

 

 

Публикации:

  1. Features of electromechanical control of a complex power plant with a vortex-type wind-conversion device, V. A. Kostyukov, M. Yu. Medvedev, Poluyanovich N.K., Dubygo M.N.2019, Springer Nature Switzerland AG 2020, https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-32648-7 ,  https://www.springer.com/in/book/978303032647.
  2. A method for stabilizing the rotor speed of a vortex-type wind power plant using two variable elements of its geometry. V A. Kostyukov,M.Yu. Medvedev,D.D. Pavlenko,A.M. Mayevsky,N.K. Poluyanovich // Труды конференции 2020 21st International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM 2020), размещены в IEEE Xplore Digital Library, https://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome/9146818/proceeding
  3. Investigation of a rotor speed controlling of a promising wind-driven power plant using several variable elements of its geometry. Исследование регулирования частоты вращения ротора перспективной ветроэнергетической установки с использованием нескольких переменных элементов ее геометрии. Kostyukov, M.Yu. Medvedev, D.D. Pavlenko, A.M. Mayevsky, N.K. Pouyanovich, журнал «Мехатроника, автоматизация, управление», №10, 2020 г.
  4. Control law synthesis of the wind-driven power-plant with variable geometry. Kostjukov V.A., Medvedev M.Y., Poluyanovich N.K., Dubyago M.N., Bulanovich D.I., Pavlenko D.D., EAI Endorsed Transactions on Energy Web, 2019, ISSN 2032-944X DOI (CrossRef): 10.4108/eai.13-7-2018.157036
  5. Моделирование ряда модификаций перспективой ветроэнергетической установки вихревого типа, использующих направляющие воздушный поток структуры различных топологий. В.А. Костюков, А.М. Маевский, Д.Д. Павленко, Инженерный вестник Дона №8, 2019, ISSN 2073-8633, ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2019/6258
  6. Разработка комплексной силовой энергетической установки для надводных робототехнических платформ, Медведев Михаил Юрьевич, Костюков Владимир Александрович, Маевский Андрей Михайлович, Павленко Дмитрий Дмитриевич Известия ЮФУ. Технические науки, 2018, ISSN 1999-9429,  http://izv-tn.tti.sfedu.ru/?p=24250
  7. Особенности комплексной силовой энергетической установки для подвижных робототехнических платформ, Костюков Владимир Александрович, Шевченко Виктор Александрович, Инженерный вестник Дона 2018, http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5299
  8. Features of the complex power unit for mobile robotic, International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 2018, ISSN 2278-0149.
  9. Патент по заявке №2020105781 на полезную модель «Устройство преобразования кинетической энергии с использованием направляющих элементов и структур директорного и рефлекторного типов», авторы: Костюков В. А., Медведев М.Ю., Полуянович Н. К., Павленко Д. Д., Маевский А.М., Савченко В.В.

Участие в научно-практических мероприятиях и соревнованиях

Участие в соревнованиях

Победитель открытого конкурса на лучшее решение в области программно-аппаратного обеспечения для автономного управления беспилотными мультироторными летательными аппаратами (АЭРОБОТ-2019), организованный в соответствии с приказом Фонда перспективных исследований от 23.08.2017 г. №142