21-23 marca 2018 r. – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
3 referaty plenarne i 79 referatów w 3 sesjach tematycznych.
Tytuły i streszczenia referatów uporządkowane według sesji tematycznych przedstawiono poniżej.
1.
Smart liquid based vibration dampers
Vytautas Bučinskas
Vilnius Gediminas Technical University
vytautas.bucinskas@vgtu.lt
Streszczenie: Damping of vibrations is long lasting technical task for various technical applications. Suppressing of vibration requires provide energy dissipation means, which requires maintenance during exploitation. Implementation of vibration control systems with rheological or ferro-nanomagnetic fluid lets create more efficient damping systems but also to gain some power from vibrations. Paper presents some efforts to control damping process of robotic machining generated vibrations and automotive body damping with energy harvesting. For both tasks dynamic models were created and characteristics obtained in advance the real prototype design were made. Simulation and experimental research of these dampers revealed damping characteristics of these prototypes and harvested energy evaluation. Analysis of damping control request in the automotive vehicle revealed high demand of such feature for comfort enhancement and power generation for internal wireless communication and self-control needs. Presented results of experimental research and simulation of controlled damping devices reveals high potential of smart liquid based damping technology.
2.
Technologie Wytwarzania Przyrostowego – nowe wyzwanie dla Automatyki i Robotyki
1Andrzej Nycz, 1Mark Noakes, 2Maciej Cader
1Oak Ridge National Laboratory, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
nycza@ornl.gov, mqn@ornl.gov, mcader@piap.pl
Streszczenie: Technologie wytwarzania przyrostowego (technologie addytywne) są dynamicznie rozwijającymi się technologiami wytwarzania, które wywodzą się od maszyn pracujących w technologii sterelitografii. Technologie addytywne to różnego typu metody budowania części, warstwa po warstwie, na bazie cyfrowych modeli komputerowych. Obecnie, powszechnie znane pod nazwą druk 3D, technologie addytywne rozwijają się w kilku głównych obszarach z zakresu: wytłaczania materiału, laminowania arkuszy, napawania, fotopolimeryzacji, zgrzewania materiałów proszkowych oraz łączenia materiałów przy pomocy lepiszczy, a także warstwowego natryskiwania materiału. Wspólnym mianownikiem wszystkich rodzajów technologii addytywnych jest jednak automatyka i robotyka. Podczas gdy większość mechanizmów maszyn do addytywnego wytwarzania bazuje na prostych systemach bramowych, ostatnio pojawiają się rozwiązania bazujące na konstrukcji platformy Gough-Stewart oraz coraz więcej systemów opartych na manipulatorach robotycznych. Obecnie dostępne komercyjne systemy oparte są na sterowaniu w otwartej pętli z minimalnymi możliwościami pobierania danych zwrotnych. Najnowsze systemy w fazie rozwoju zaczynają wykorzystywać złożone pętle sprzężenia zwrotnego i warstwy zaawansowanego wykrywania i rejestrowania danych. Manufacturing Demonstration Facility w Oak Ridge National Laboratory prowadzi zaawansowane prace w zakresie stosowania zaawansowanej robotyki w tworzeniu wielkoskalowych drukarek 3D. Niedawna prezentacja na wystawie CONEXPO 2017 w Las Vegas konstrukcji koparki wyprodukowanej metodami przyrostowymi pokazała, że zastosowanie najnowocześniejszej robotyki i automatyki jest niezbędne do rozwoju maszyn addytywnych następnej generacji. Przyszłość druku 3D będzie w dużej mierze opierać się na zaawansowanej robotyce, uczeniu maszynowym i Internecie rzeczy. Niniejszy artykuł podsumowuje postępy w rozwoju technologii przyrostowych; przedstawia praktyczne aspekty, wyzwania i wnioski wyciągnięte podczas opracowywania systemów do produkcji addytywnej opartych na robotach i określa potrzeby i przyszłe kierunki robotyki dla technologii druku 3D.
3.
Optymalność ruchu robota kołowego
Zenon Hendzel
Politechnika Rzeszowska
zenhen@prz.edu.pl
Streszczenie: W niniejszym artykule zastosowano nowe ujęcie problematyki sterowania ruchem robota kołowego w czasie rzeczywistym, jako obiektu mechanicznego, niedokładnie opisanego, z uwzględnieniem zmiennych warunków pracy. Do rozwiązania zadania realizacji założonego ruchu w obecności zakłóceń, zastosowano metodę sterowanie typu. Metoda ta bazuje na teorii 2-osobowej gry różniczkowej o zerowej sumie, w której projektuje się grę celem której jest wyznaczenie starowania minimalizującego przyjęty wskaźnik jakości przy najbardziej niekorzystnym zakłóceniu. Ten problem sprowadza się do rozwiązania równania Hamiltona Jacobiego Isaaca (HJI) w czasie rzeczywistym. W celu oceny rozważań analitycznych zamieszczono przykład symulacyjny, który wykazał efektywność przyjętego rozwiązania potwierdzoną dużą dokładnością realizacji założonego ruchu robota.
4.
Zdecentralizowana stabilizacja deskryptorowego dyskretengo układu dodatniego niecałkowitego rzędu z opóźnieniami w wekotrze stanu
Lukasz Sajewski
Politechnika Białostocka
l.sajewski@pb.edu.pl
Streszczenie: Zaproponowana została metoda zdecentralizowanej stabilizacji klasy deskryptorowych dyskretnych dodatnich układów niecałkowitego rzędu z opóźnieniami w wektorze stanu. Podane zostały warunki konieczne i wystarczające stabilizowalności tej klasy układów. Metoda oparta została o dekompozycję układu deskryptorowego na część standardową i algebraiczną. Podano przykład numeryczny obrazujący proponowaną metodę.
5.
Warunki stabilności nowego liniowego modelu skalarnego układu dyskretnego niecałkowitego rzędu z jednym opóźnieniem
Andrzej Ruszewski
Politechnika Białostocka
a.ruszewski@pb.edu.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono metody graficzne i analityczne badania stabilności nowego modelu liniowego skalarnego układu dyskretnego niecałkowitego rzędu z jednym opóźnieniem. Do analizy stabilności została wykorzystana klasyczna metoda podziału D. Rozpatrywano stabilność praktyczną i asymptotyczną.
6.
Problematyka wyjściowej sterowalności układów dyskretnych niecałkowitego rzędu z opóźnieniami w wektorze stanu i sterowania.
Rafał Kociszewski
Politechnika Białostocka
r.kociszewski@pb.edu.pl
Streszczenie: W pracy rozpatrzono problem wyjściowej sterowalności układów dyskretnych niecałkowitego rzędu z opóźnieniami w wektorze stanu i sterowania. Podano warunki konieczne i wystarczające wyjściowej sterowalności rozpatrywanej klasy układów. Rozważania zilustrowano przykłądem obliczeniowym.
7.
Zasada dualności dla układów dodatnich dyskretnych niecałkowitego rzędu z opóźnieniem współrzędnych stanu
Rafał Kociszewski
Politechnika Białostocka
r.kociszewski@pb.edu.pl
Streszczenie: W pracy rozpatrzony zasadę dualności dla układów dodatnich dyskretnych niecałkowitego rzędu z opóźnieniem współrzędnych stanu. Podano warunek, przy spełnieniu którego zachodzi dualność pomiędzy osiągalnością a obserwowalności rozpatrywanej klasy układów niecałkowitego rzędu. Rozważania zilustrowano przykładem liczbowym.
8.
Analiza dodatniości liniowych deskryptorowych układów ciągłych z wykorzystaniem metody odwrotnej macierzy Drazina
Kamil Borawski
Politechnika Białostocka
kam.borawski@gmail.com
Streszczenie: W pracy zaproponowano nową metodę obliczania odwrotności Drazina dla pewnej klasy macierzy kwadratowych. Metodę odwrotnej macierzy Drazina wykorzystano do zbadania dodatniości liniowych deskryptorowych układów ciągłych. Podano warunki konieczne i wystarczające dodatniości tej klasy układów. Rozważania zilustrowano przykładami numerycznymi.
9.
Osiągalność i obserwowalność liniowych układów niecałkowitego rzędu ze sprzężeniami od wektora stanu i od wyjścia
Tadeusz Kaczorek
Politechnika Białostocka
kaczorek@isep.pw.edu.pl
Streszczenie: W pracy poruszana będzie tematyka osiągalności i obserwowalności liniowych dyskretnych oraz ciągłych układów niecałkowitego rzędu ze sprzężeniami od wektora stanu i od wyjścia. Podane zostaną warunki konieczne i wystarczające tych klas układów. Pokazane zostanie, że osiągalność jest niezmiennicza względem sprzężenia od wektora stanu oraz, że obserwowalność jest niezmiennicza względem sprzężenia od wyjścia.
10.
Nowa metoda identyfikacji parametrów dla modelu ułamkowego w przestrzeni stanu opisującego proces przewodnictwa cieplnego
Krzysztof Oprzędkiewicz, Klaudia Dziedzic
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
kop@agh.edu.pl, klaudia.dziedzic04@gmail.com
Streszczenie: W pracy zaprezentowano problem identyfikacji parametrów modelu niecałkowitego rzędu w przestrzeni stanu dla jednowymiarowego problemu przewodnictwa cieplnego. Parametry są identyfikowane poprzez minimalizację funkcji kosztu MSE, opisującej różnicę pomiędzy odpowiedzią skokową identyfikowanego modelu oraz rzeczywistego obiektu doświadczalnego. Proponowana przez autorów metoda jest połączeniem algorytmu rojowego (PSO) z algorytmem sympleksowym dostępnym na platformie Matlab. Wyniki testów numerycznych wskazują, że proponowana metoda zapewnia dobrą dokładność przy jednoczesnej dużej szybkości obliczeń.
11.
Implementacje real-time operatora ułamkowego rzędu na sterowniku PLC
1Krzysztof Oprzędkiewicz, 2Edyta Gawin, 3Tomasz Gawin
1Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, 2Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Tarnowie, 3Firma Control Process, Tarnów
kop@agh.edu.pl, e_gawin@pwsztar.edu.pl, tomasz.gawin@controlprocess.pl
Streszczenie: W pracy omówiono problem spełnienia wymaga czasu rzeczywistego dla implementacji podstawowe operatora ułamkowego rzędu na sterowniku PLC. Rozważany operator jest aproksymowany z użyciem znanych metod PSE oraz CFE. Rozważany operator jest podstawowym elementem pozwalającym na budowę ułamkowego regulatora PID lub innego algorytmu ułamkowego na platformie PLC. Jako przykład rozważono implementację na sterowniku SIEMENS SIMATIC S& 1500. Obie rozważane aproksymacje porównano w sensie dokładności, zbieżności oraz szybkości realizacji obliczeń. Wyniki eksperymentów pokazały, że obie aproksymacje są możliwe do implementacji na PLC z wykorzystaniem podejścia ułamkowego rekomendowanego przez standard IEC61131.3. Dokładność aproksymacji jest zdeterminowana przez jej rząd, aproksymacja CFE jest znacznie szybsza, ale jej dokładność jest nieco niższa, niż PSE.
12.
Filtr cząsteczkowy w sterowaniu prędkością serwonapędu za pomocą sterownika PI niecałkowitego rzędu
Talar Sadalla, Piotr Kozierski, Dariusz Horla, Wojciech Giernacki, Szymon Drgas
Politechnika Poznańska
talar.h.sadalla@doctorate.put.poznan.pl, piotr.kozierski@gmail.com, Dariusz.Horla@put.poznan.pl, wojciech.giernacki@put.poznan.pl, szymon.drgas@put.poznan.pl
Streszczenie: Celem artykułu jest porównanie układu zamkniętego z regulatorem PI rzędu ułamkowego oraz filtrem cząsteczkowym lub filtrem Kalmana opierając się na wskaźnikach jakości. Autorzy dokonali analizy na rzeczywistym układzie, którym był Modular Servo System firmy Inteco. Artykuł jest połączeniem poprzednich prac autorów oraz implementacją regulatora PI rzędu niecałkowitego z filtrem cząsteczkowym lub filtrem Kalmana na obiekcie rzeczywistym.
13.
Analiza stabilności układu pierwszego rzędu z opóźnieniem i regulatorem PI rzędu ułamkowego z kompensacją zjawiska windup
Talar Sadalla, Dariusz Horla, Wojciech Giernacki, Piotr Kozierski
Politechnika Poznańska
talar.h.sadalla@doctorate.put.poznan.pl, dariusz.horla@put.poznan.pl, wojciech.giernacki@put.poznan.pl, piotr.kozierski@gmail.com
Streszczenie: Głównym celem pracy jest zaprezentowanie analizy stabilności dla układu zamkniętego modelu liniowego systemu Inteco Modular Servo z opóźnieniem oraz ciągłym regulatorem PI rzędu ułamkowego i kompensacją zjawiska windup. Jest to rozszerzenie poprzednich prac autorów skupionych na analizie regulatorów niecałkowitego rzędu, w których analiza jest oparta o stabilność w sensie BIBO (Bounded Input Bounded Output) z kilkoma kompensatorami zjawiska windup. Strojenie regulatora jest oparte na teoriach Hermite-Biehler’a oraz Pontryagin’a.
14.
Transmitancje dyskretne obiektu inercyjnego niecałkowitego rzędu
Krzysztof Oprzędkiewicz
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
kop@agh.edu.pl
Streszczenie: W pracy zaprezentowano nowe modele transmitancyjne opisujące obiekt inercyjny niecałkowitego rzędu. Proponowane modele bazują na aproksymacji Charefa oraz funkcjach generujących bazujących na schematach: Eulera, Tustina i Al Aloui. W pracy dokonano analizy praktycznej stabilności oraz dokładności modeli w funkcji okresu próbkowania. Wyniki zilustrowano przykładem obliczeniowym.
15.
Ulepszenie serwisów internetowych dla ekspozycji czujników: Studium przypadku projektu C2-SENSE dla systemów zarządzania kryzysowego
Jan Piwiński, Rafał Kłoda
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
jpiwinski@piap.pl, rkloda@piap.pl
Streszczenie: Celem projektu C2-Sense jest opracowanie platformy komunikacyjnej do niezawodnego współdziałania systemów dowodzenia i kontroli oraz systemów sensorycznych na potrzeby zarządzania kryzysowego. Zadanie to będzie osiągnięte poprzez budowę niezawodnej platformy komunikacyjnej, która wykorzystując obecne standardy i semantyczne usługi sieciowe będzie eksponować funkcjonalności systemów dowodzenia i kontroli (C2), systemów sensorycznych oraz innych systemów wczesnego ostrzegania. Artykuł dotyczy prototypu platformy komunikacji, która zapewniła współdziałanie różnych systemów telekomunikacyjnych (ang. interoperability). W ramach tego zadania, wykonano pracę nad budową modułu sprzętowo–programowego, który zakłada transmisję danych sensorycznych po kanałach sieci radiowej.
16.
Informatyzacja procesów zarządzania jakością zgodnie z zasadami TQM na podstawie normy ISO 13485 (2016) w polskim przedsiębiorstwie z branży biomedycznej
1Marcin Dębowski, 2Roman Szewczyk, 3Alicja Gudanowska
1Firma Valeant Med, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 3Politechnika Białostocka
marcin.debowski@op.pl, rszewczyk@piap.pl, a.gudanowska@pb.edu.pl
Streszczenie: W referacie przedstawiono praktyczną analizę wdrożenia system informatycznego zarządzania jakością zgodnie z normą ISO 13485 (2016). Przedstawione rozwiązania zostały praktycznie zweryfikowane w przedsiębiorstwie z branży biomedycznej w Polsce. Efektywność wdrożenia zaproponowanego modelu zarządzanie produkcją została potwierdzona ilościowo z wykorzystaniem wskaźnika OEE. W rezultacie referat można traktować jako zbiór wytycznych do dalszego systemów zarządzania jakością w firmach z branży biomedycznej.
17.
Tworzenie oprogramowania sterującego w CPDev przy użyciu języka SFC, HMI i środowiska wykonawczego
Dariusz Rzonca, Andrzej Stec, Bartosz Trybus
Politechnika Rzeszowska
drzonca@prz.edu.pl, astec@prz.edu.pl, btrybus@prz.edu.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono sposób programowania w języku SFC środowiska inżynierskiego CPDev. Jako przykład opisano sekwencyjne sterowanie kaskadą zbiorników. Bazując na tym przykładzie pokazano nowy edytor SFC, wykorzystujący blok funkcjonalny do zarządzania akcjami. Proces tworzenia oprogramowania obejmuje zaprojektowanie graficznego panelu operatorskiego HMI, współpracującego z częścią sterującą SFC. Pokazano także możliwości symulacyjne CPDev, wykorzystywane podczas detekcji błędów. Zaprezentowano także nowe skalowalne środowisko wykonawcze wspierające duże programy, mogące jednocześnie wykonywać kilka zadań, dzięki czemu sterowanie i wizualizacja mogą być współbieżnie wykonywane na tej samej maszynie, współdzieląc zmienne globalne.
18.
System zarządzania zasobami dla energooszczędnych obliczeń wielkiej skali
Ewa Niewiadomska-Szynkiewicz, Piotr Arabas
Politechnika Warszawska
ens@ia.pw.edu.pl, parabas@elka.pw.edu.pl
Streszczenie: Artykuł prezentuje koncepcję architektury systemu zarządzania zasobami dla energooszczędnych obliczeń wielkiej skali. W skład systemu wchodzi globalny zarządca zasobów działający w jednostce centralnej, moduł sterowania siecią szkieletową łaczącą klastry obliczeniowe i centra danych oraz moduły lokalnych zarządców klastrów. Celem systemu jest wyznaczenie optymalnych z puntu widzenia zużycia energii alokacji zasobów obliczeniowych do zadań.
19.
Analiza porównawcza solverów programowania matematycznego w kontekście optymalizacji problemów dystrybucji w logistyce.
Wikarek Jarosław, Paweł Sitek, Tadeusz Stefanski
Politechnika Świętokrzyska
j.wikarek@tu.kielce.pl, sitek@tu.kielce.pl, t.stefanski@tu.kielce.pl
Streszczenie: Problemy związane z dystrybucją w obszarze logistyki charakteryzują się wieloma zmiennymi i decyzyjnymi i ograniczeniami, które muszą być rozpatrywane jednocześnie. Najczęściej są to problemy w optymalizacji dyskretnej, modelowane i rozwiązywane przy użyciu meto badań operacyjnych, w szczególności modeli i metod programowania matematycznego takich jak mieszane programowanie liniowe, programowanie całkowitoliczbowe itp. Metody te stają się nieskuteczne w przypadku problemów o większych rozmiarach. Ponadto liczba zmiennych i ograniczeń decyzyjnych może przekraczać możliwości solverów MP. W celu zwiększenia efektywności i zmniejszenia efektywnego rozmiaru przestrzeni rozwiązań danego problemu, rozwijane są podejścia hybrydowe, integrujące MP z innymi środowiskami. W tym artykule omówiono wyniki analizy porównawczej kilku solverów MP (LINGO, SCIP, GUROBI) w kontekście ich wykorzystania do optymalizacji wybranych problemów dystrybucji.
20.
Sterowanie optymalne zużyciem energii pociągu w ruchu
Andrzej Myslinski, Zbigniew Nahorski, Katarzyna Szulc, Weronika Radziszewska
Instytut Badań Systemowych PAN
myslinsk@ibspan.waw.pl, Zbigniew.Nahorski@ibspan.waw.pl, Kataryna.Szulc@ibspan.waw.pl, Weronika.Radziszewska@ibspan.waw.pl
Streszczenie: Praca poświęcona jest rozwiązaniu zadania minimalizacji energii zużywanej przez poruszający się pociąg. Ruch pociągu opisuje układ równań różniczkowych zwyczajnych gdzie zmiennymi stanu są prędkość pociągu oraz przebyta droga wzdłuż szlaku kolejowego. Moc lokomotywy pociągu jest zależna od funkcji sterowania. Wytwarzana siła trakcyjna jest zależna od prędkości pociągu i funkcji sterowania. Każdej nieujemnej wartości funkcji sterowania odpowiada siła trakcyjna powodująca ruch pociągu zaś każdej ujemnej wartości funkcji sterowania odpowiada siła hamująca. Funkcjonał jakości zdefiniowano jako energię pociągu potrzebną do pokonania oporów ruchu lub nadania przyśpieszenia. Funkcjonał jakości jest zależny od prędkości pociągu, siły trakcyjnej oraz od funkcji sterowania. Wykorzystując zasadę maksimum oraz mnożniki Lagrange’a sformułowano warunek konieczny optymalności dla rozważanego zadania optymalizacji. Analizując możliwe przypadki ruchu pociągu wyznaczono trajektorie optymalne ruchu pociągu oraz odpowiadające im optymalne wartości funkcji sterowania i funkcji prędkości pociągu. Zaproponowano nową uproszczoną metodę wyznaczania czasów przełączeń trajektorii optymalnej. Zamieszczono i przedyskutowano wyniki obliczeń numerycznych.
21.
System identyfikacji chwastów i roślin uprawnych oparty o konwolucyjne sieci neuronowe.
1Łukasz Chechliński, 1Barbara Siemiątkowska, 2Michał Majewski
1Politechnika Warszawska, 2Firma MCMS Warka
lukasz.chechlinski@gmail.com, siemiatkowskab@gmail.com, mcms.warka@gmail.com
Streszczenie: Niniejszy artykuł przedstawia początkowy etap opracowywania systemu automatycznego pielenia roślin. Jest on oparty o głębokie konwolucyjne sieci neuronowe (Deep ConvNet, CNN). Sieci CNN osiągnęły najwyższe wyniki w wielu zadaniach widzenia maszynowego. Są one jednak mocno zależne od struktury sieci, jak i ilości oraz jakości danych treningowych. Zbieranie tych danych jest natomiast czasochłonne. Poniżej przedstawimy jak znaleźć pierwsze przybliżenie struktury sieci oraz wymaganej ilości danych w oparciu o dwie sekwencje po 100 obrazów roślin uprawnych każda. Osiągnięty poziom dokładności wynosi 96-98%. Przedstawione podejście będzie w trakcie dalszych prac przetestowane na większych zbiorach danych.
22.
Zastosowanie mikrokontrolera do sterowania serwopneumatyczną osią napędową
Krzysztof Nowak, Małgorzata Łaganowska
Politechnika Świętokrzyska
krzysztof_nowak_@interia.pl, laganowska.malgorzata@gmail.com
Streszczenie: W artykule opisano dobór regulatorów do sterowania serwonapędem elektropneumatycznym: regulator PID oraz regulator rozmyty. Podczas projektowania regulatora rozmytego typu MISO – o dwóch wejściach i jednym wyjściu, zastosowano bazę 25 reguł Mac Vicara-Whelena. Do wyznaczania poziomu zapłonu użyto funkcji MIN, w dalszym przetwarzaniu metodę implikacji MIN oraz agregacji MAX. W procesie defuzyfikacji użyto metody środka ciężkości COG. W dalszej części przedstawiono kryteria oceny jakości układu regulacji oraz opisano stanowisko badawcze. Badania przeprowadzono dla implementacji algorytmów sterowania na sprzętowo-programowy system czasu rzeczywistego firmy speedgoat oraz na mikrokontroler STM32. Zbadano odpowiedzi regulatorów na wymuszenia typu przestawnego: step i pulse, a także regulacji nadążnej: ramp i sinus.
23.
Metodologia tworzenia oprogramowania sterującego dla urządzeń w tartaku
Mateusz Wietecha, Bartosz Trybus
Politechnika Rzeszowska
d281@stud.prz.edu.pl, btrybus@prz.edu.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono inżynierską metodologię przygotowywania oprogramowania sterującego przeznaczonego dla urządzeń tartacznych. Metodologia składa się z kilku kolejnych faz, wzorowanych na metodzie GRAFPOL [3]. Oprogramowanie jest tworzone zgodnie z normą IEC 61131-3 w językach SFC (Sequential Function Chart) i LD (Ladder Diagram). Proponowane podejście jest opisane w formie przewodnika, zawierającego zestaw zasad i wskazówek, które mogą być bezpośrednio stosowane przez inżyniera. Podano także praktyczny przykład sterowania maszyną.
24.
Kompleksowe podejście do problemu sterowania procesem buforowania na wydziale lakierni
1Sara Alszer, 1Jolanta Krystek, 2Szymon Bysko
1Politechnika Śląska, 2Firma ProPoint
sara.alszer@polsl.pl, jolanta.krystek@polsl.pl, szymon.bysko@propoint.pl
Streszczenie: Artykuł przedstawia nowe podejście do problemu buforowania karoserii na wydziale lakierni z perspektywy wymagań stawianych przez współczesne zakłady przemysłowe. Sterowania procesem buforowania karoserii wiąże się bezpośrednio z problemem sekwencjonowania. Kolejność, w jakiej karoserie są lakierowane, jest szczególnie istotna, ponieważ minimalizacja liczby przezbrojeń dysz lakierniczych przekłada się bezpośrednio na minimalizację kosztów produkcji. Dlatego też problem sekwencjonowania karoserii od lat jest szeroko rozpatrywany w literaturze. Niestety, szereg założeń i uproszczeń poczynionych przez badaczy uniemożliwiły zastosowanie wypracowanych rozwiązań w rzeczywistości. W niniejszym artykule zagadnienie sekwencjonowania karoserii uwzględnia problemy występujące na rzeczywistej linii produkcyjnej wydziału lakierni. Po przedstawieniu algorytmu zastanego w analizowanej fabryce, omawia się cztery algorytmy sekwencjonowania przeznaczone do określenia sekwencji, w jakiej karoserie opuszczają bufor. Dwa z nich to modyfikacje znanych metod szeregowania – heurystyk SPT oraz LPT. W oparciu o te metody oraz ideę nadążnego sterowania produkcji proponuję się dwa nowe algorytmy sekwencjonowania. Kolejność zapełniania bufora jest z kolei determinowana w oparciu o dwie autorskie metody. Skuteczność sterowania procesem buforowania na wydziale lakierni zweryfikowana została w ramach badań przeprowadzonych przy użyciu innowacyjnej metody jaką jest wirtualny rozruch. Celem wykonanych testów było określenie, które z zaproponowanych podejść do problemu sekwencjonowania jest najbardziej skuteczne. Podczas badań prowadzony był także monitoring przepływu karoserii przez bufor, który miał na celu identyfikację wystąpienia niekorzystnych przypadków wypełnienia bufora uznanych za niedopuszczalne w warunkach rzeczywistych. Najbardziej niekorzystne przypadki prezentowane i omawiane są w artykule.
25.
Analiza wydajności dwuosiowego solarnego układu nadążnego
Wojciech Trzasko
Politechnika Białostocka
w.trzasko@pb.edu.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono eksperymentalne wyniki działania dwuosiowego solarnego układu nadążnego w okresie od marca 2015 do września 2017 roku. Analizowana instalacja, o łącznej mocy 3 kWp, jest zlokalizowana na kampusie Politechniki Białostockiej (Białystok, Polska północno-wschodnia). Analizę wydajności nadążnej instalacji fotowoltaicznej przeprowadzono w stosunku do instalacji o stałym kącie pochylenia. Omówiono wpływ dokładności sterowania układem śledzenia na konwersję energii słonecznej w warunkach miejskich na przykładzie miasta Białegostoku. Uzyskane wyniki wskazują, że zastosowanie dwuosiowego układu nadążnego zwiększyło roczną produkcję energii o około 40% w porównaniu do panelu ustawionego pod kątem 38° w kierunku południowym. Zaproponowano metodę poprawy dokładności algorytmu sterowania dwuosiowym układem nadążnym.
26.
Kaskadowy regulator PD do sterowania ciężkim dwukołowym robotem balansującym
Michał Okulski, Maciej Ławryńczuk
Politechnika Warszawska
mikkichz2@gmail.com, m.lawrynczuk@ia.pw.edu.pl
Streszczenie: W publikacji przedstawiony jest system sterowania ciężkiego, dwukołowego robota balansującego. Kaskadowy regulator PD stabilizuje kąt przechyłu robota oraz utrzymuje zadaną prędkość jazdy – w szczególności równą 0 m/s, aby robot stabilnie stał w miejscu. Zaproponowany został również wydajny algorytm obliczania rzeczywistego kąta przechyłu robota, poprzez połączenie danych z 3 różnych sensorów: akcelerometru, żyroskopu oraz bezstykowego enkodera magnetycznego. Wyjście sterujące regulatora PD sumowane jest z sygnałem sterującym zadanym przez operatora, umożliwiając zdalne sterowanie jazdą robota. Omówione zostały dwa eksperymenty przeprowadzone online: stabilizacja po wytrąceniu z równowagi oraz odnajdywanie nowego punktu równowagi. Omówione zostały także trudności zidentyfikowane podczas eksperymentów oraz ich rozwiązania.
27.
Szacowanie pochodnej sygnałów z szumem w czasie rzeczywistym o niskim przesunięciu fazowym przeznaczone dla systemów zdalnej operacji.
Mateusz Saków
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
mateusz.sakow@zut.edu.pl
Streszczenie: W pracy zawarto opis algorytmu przeznaczonego dla systemów zdalnej operacji, którego celem jest wyznaczanie pochodnych sygnałów charakteryzujących się występowaniem szumu. Algorytm został oparty na metodzie aproksymacji według kryterium najmniejszych kwadratów. Dodatkowo, algorytm jest zmodyfikowaną wersją metod opartych na wyznaczaniu pochodnych na podstawie sąsiednich próbek różniczkowanego sygnału. Algorytm dopasowuje zdefiniowany wielomian do niesymetrycznego zbioru danych, którego próbki sygnału zebrane są tylko po jednej stronie aktualnie filtrowanej próbki tego sygnału. Ta cecha pozwoliła na znaczne zredukowanie przesunięcia fazowego, w szczególności dla niskiego spektrum częstotliwości, w którym operują maszyny kontrolowane bezpośrednio przez ludzi. Algorytm pozwala na znaczne zmniejszenie przesunięcia fazowego, a to w rezultacie wpływa na zmniejszenie zmiennego w czasie opóźnienia sygnału zróżniczkowanego względem sygnału różniczkowanego.
28.
Stałoczasowa predykcja sygnału oparta na opóźnieniu transportowym i obiekcie inercyjnym pierwszego rzędu przeznaczona dla systemów zdalnej operacji
Mateusz Saków, Karol Miądlicki
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
mateusz.sakow@zut.edu.pl, karol.miadlicki@zut.edu.pl
Streszczenie: W pracy został zaprezentowany układ sterowania dla obustronnej zdalnej operacji z siłowym sprzężeniem zwrotnym. Układ ten został oparty na predykcji wejścia nieliniowego modelu odwrotnego. Predykcja odbywa się za pomocą zaproponowanych bloków predykcyjnych. Metoda predykcji została przeznaczona do minimalizacji efektów występowania opóźnień transportowych, których źródłem są napędy, czujniki oraz same obiekty sterowania. Rozwiązanie jest alternatywą dla stosowania złożonych nieliniowych metod i modeli, takich jak sztuczne sieci neuronowe, które wymagają złożonych metod analizy stabilności i układów sterowania o dużej mocy obliczeniowej. Również w artykule, zaprezentowano porównanie metody predykcji opartej na modelu opóźnienia transportowego oraz na obiekcie inercyjnym pierwszego rzędu. Efektywność obu bloków predykcyjnych została zweryfikowana na rzeczywistym obiekcie manipulatora hydraulicznego o jednym stopniu swobody.
29.
Prognozowanie temperatury w celu oszczędzenia energii w inteligentnych budynkach z zastosowaniem rozmytej mapy kognitywnej.
1Katarzyna Poczęta, 1Łukasz Kubuś, 1Alexander Yastrebov, 2Elpiniki Papageorgiou
1Politechnika Świętokrzyska, 2Technological Educational Institute of Central Greece
k.piotrowska@tu.kielce.pl, l.kubus@tu.kielce.pl, a.jastriebow@tu.kielce.pl, epapageorgiou@teiste.gr
Streszczenie: Jednym ze sposobów oszczędzania energii w inteligentnych budynkach jest predykcja zmiennych wpływających na zużycie energii. Celem pracy jest zastosowanie rozmytej mapy kognitywnej do prognozowania temperatury w pomieszczeniach. Rozmyta mapa kognitywna to technika opisująca analizowany problem jako zbiór istotnych czynników oraz powiązań między nimi. Opracowany ewolucyjny algorytm uczenia rozmytej mapy kognitywnej pozwala na wybór najbardziej istotnych czynników (np. czujników w inteligentnym budynku) i określania wagi powiązań. W eksperymentach wykorzystano dane uzyskane w systemie SML utworzonym w Uniwersytecie CEU Cardenal Herrera w ramach konkursu Solar Decathlon 2013. Uzyskane wyniki potwierdzają wysoką dokładność prognozowania i mogą być zastosowane do sterowania w inteligentnym budynku, a także zmniejszenia liczby wymaganych czujników.
30.
Autonomiczne stanowisko do druku 3D z systeme wizyjnym
Tymoteusz Lindner, Daniel Wyrwał, Arkadiusz Kubacki
Politechnika Poznańska
tymoteusz.lindner@gmail.com, daniel.wyrwal@gmail.com, arkadiusz.kubacki@put.poznan.pl
Streszczenie: W artykule autorzy prezentują autonomiczne stanowisko do druku 3D z systemem wizyjnym wykorzystujące sieć POWERLINK. Głównym celem projektu jest automatyzacja procesu druku 3D oraz eliminacja operatora. Proces zaczyna się od klienta, który za pomocą strony WWW (serwer znajduję się na Raspberry Pi) zamawia produkt, który jest tworzony w trakcie zamawiania. Wszystkie zamówienia są kolejkowane, a klient otrzymuje informację zwrotną o akceptacji zamówienia, czasie realizacji i ID produktu. Ma on również możliwość podejrzenia stanu swojego zamówienia na stronie WWW. Sterownik PLC, odbiera informacje o zamówieniu i zaczyna proces produkcji. Osie drukarki 3D są sterowne przez sterownik PLC. Część procesu jest kontrolowana przez drugie Raspberry Pi, które reguluje temperaturę stołu i dyszy drukarki. Po procesie wydruku system wizyjny dokonuje oceny jakości wydruku i wysyła wynik do sterownika PLC.
31.
Badania hydraulicznego systemu kompensacji falowania
Arkadiusz Jakubowski, Andrzej Milecki
Politechnika Poznańska
arkadiusz.z.jakubowski@doctorate.put.poznan.pl, andrzej.milecki@put.poznan.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono przegląd aktualnego stanu wiedzy z zakresu układów kompensujących falowanie. Trzy najważniejsze typy układów kompensujących falowanie, takie jak: pasywny (PHC), aktywny (AHC) i półaktywny (hy-brid) są opisane bardziej szczegółowo. Szczególną uwagę zwraca się na przedstawienie różnic między wymienionymi systemami kompensacji falowania. W pracy opisany jest także opracowany przez autorów model symulacyjny i stanowisko testowe systemu kompensacji falowania. Przedstawiono wybrane wyniki symulacji i wyniki badań eksperymentalnych.
32.
Metody automatycznego usuwania zakłóceń z sygnałów neuro-biologicznych
Konrad Ciecierski
NASK
konrad.ciecierski@gmail.com
Streszczenie: Analiza zarejestrowanych sygnałów jest podstawą do podejmowania decyzji w różnych systemach automatyki lub wspomagania decyzji. Sygnały mogą zawierać szum oraz zakłócenia, które wynikają bądź ze środowiska w którym zostały zarejestrowane bądź ze sposobu ich rejestracji. W wielu przypadkach gdy pozyskany sygnał jest zbyt zanieczyszczony, jest on po prostu pozyskiwany powtórnie. W niektórych zastosowaniach jednak ponowne pozyskanie sygnału jest niewykonalne z powodu szybkich zmian w monitorowanym środowisku lub ze względów specyficznych dla danego zastosowania. Tak jest w przypadku operacji głębokiej stymulacji mózgu (DBS), w której sygnały rejestrowane są za pośrednictwem elektrod umieszczonych w mózgu pacjenta. Rejestracja elektrycznej aktywności tkanki mózgowej jest wykonywana tylko raz w każdej lokalizacji. Jako że obecność zakłóceń bardzo mocno wpływa na charakterystykę sygnału, zakłócenia te muszą zostać usunięte. Proces usuwania zakłóceń musi przy tym odzyskać jak największą część oryginalnego nagrania. Ta publikacja pokazuje różne podejścia do problemu usuwania zakłóceń z nagrań pochodzących z operacji DBS.
33.
Zastosowanie elektrooculografii (EOG) i wyrazów twarzy jako części interfejsu mózgowo-komputerowego (BCI) do sterowania elektrycznym silnikiem prądu stałego
Arkadiusz Kubacki, Piotr Owczarek, Tymoteusz Lindner
Politechnika Poznańska
arkadiusz.kubacki@put.poznan.pl, piotr.owczarek@put.poznan.pl, tymoteusz.lindner@gmail.com
Streszczenie: W artykule opisano proces projektowania interfejsu sterowania elektrycznym silnikiem prądu stałego opartym na elektrooculografii (EOG). W pierwszym akapicie autorzy przedstawili informacje na temat elektroencefalografii (EEG) i elektrooculografii (EOG). Autorzy dokonali przeglądu literatury dotyczącej tych dwóch technik. W następnym kroku autorzy zaimplementowali uproszczony model matematyczny silnika DC i regulatora PID. System został zbudowany z użyciem bioaktywnych czujników zamontowanych na głowie, wywoływanych przez sygnał z ruchów oczu i wycisków na twarzy. Zbudowany interfejs został przetestowany. Powstały trzy eksperymenty. We wszystkich trzech eksperymentach zaangażowano trzy osoby w wieku 25-35 lat. Każdy z nich przeprowadził od 5 do 10 prób każdego scenariusza. Pomiędzy próbami odbywała się 1-minutowa przerwa. Każdy scenariusz był trudniejszy od poprzedniego. Osoby badane próbowały wprowadzić wirtualną czerwoną kropkę w zielony kwadrat, używając tylko ruchów oczu i mrugając.
34.
Hybrydowy interfejs mózg-komputer (BCI) oparty na elektrookulografii (EOG) i śledzeniu środka oka
Arkadiusz Kubacki
Politechnika Poznańska
arkadiusz.kubacki@put.poznan.pl
Streszczenie: Artykuł opisuje proces projektowania oraz budowy hybrydowego interfejsu mózg-komputer na podstawie elektrookulografii(EOG) i śledzenia środka oka. W pierwszym akapicie autor przedstawił informacje o elektroencefalografii (EEG) i jej klasyfikacji. Autor wykonał przegląd literatury dotyczący hybrydowych BCI. W kolejnym kroku autorzy zaimplementowali bibliotekę śledzenia centrum oka. System został zbudowany z wykorzystaniem bioaktywnych czujników zamontowanych na głowie oraz z wykorzystaniem kamery. Zostały przeprowadzone dwa eksperymenty. We wszystkich eksperymentach uczestniczyły trzy osoby w wieku 25-35 lat. Zarejestrowano 30 prób na scenariusz. Pomiędzy próbami respondent miał 1 minutową przerwę. Badacze próbowali wprowadzić wirtualną czerwoną kropkę w zielony kwadrat za pomocą tylko ruchu i mrugania oczami.
35.
Sterowanie gazodynamiczne pociskiem rakietowym
Robert Głębocki, Mariusz Jacewicz, Rafał Ożóg
Politechnika Warszawska
rgleb@meil.pw.edu.pl, mjacewicz@meil.pw.edu.pl, rozog@meil.pw.edu.pl
Streszczenie: W powyższej publikacji zaprezentowano metodologię tworzenia autopilota pocisku rakietowego typu ziemia – powietrze, który do sterowania wykorzystuje powierzchnie aerodynamiczne oraz poprzecznie zabudowane silniczki odrzutowe. Zamodelowany pocisk został wyposażony w zespół małych silniczków rakietowych mogących produkować siłę poprzeczną. Przeanalizowano wpływ różnych parametrów sterowania na dynamikę lotu pocisku rakietowego. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że zaprezentowana metoda w sposób znaczący poprawia manewrowość pocisku. W porównaniu z klasycznym sterowaniem wykorzystującym powierzchnie aerodynamiczne uzyskano krótszy czas reakcji jak również zwiększoną dokładność. Wyniki symulacji zostały zaprezentowane w postaci wykresów oraz omówione.
36.
Wybrane problemy wytwarzania oprogramowania sterującego i komunikacyjnego dla eksperymentalnego systemu bezpilotowego statku powietrznego
Dariusz Rzonca, Sławomir Samolej, Dariusz Nowak, Tomasz Rogalski
Politechnika Rzeszowska
drzonca@prz.edu.pl, ssamolej@prz.edu.pl, darnow@prz.edu.pl, orakl@prz.edu.pl
Streszczenie: W ostatnich latach można zaobserwować dynamiczny rozwój obszaru zastosowań i funkcjonalności udostępnianych przez systemy bezpilotowych statków powietrznych. W referacie przedstawiono jeden z takich eksperymentalnych systemów, bazujący na ultralekkim samolocie „MP-02 Czajka”. Opisano automatyczne generowanie kodu źródłowego autopilota (język C) z poziomu środowiska Matlab. Pokazano także sposób rozwiązania kilku problemów pojawiających się podczas implementacji protokołu komunikacyjnego STANAG 4586.
37.
Diofantyczny model oceny parametrów przepływu produkcji
1Grzegorz Bocewicz, 2Izabela Nelsen, 1Zbigniew Banaszak
1Politechnika Koszalińska, 2Aalborg University, Denmark
bocewicz@ie.tu.koszalin.pl, izabela@make.aau.dk, z.banaszak@wz.pw.edu.pl
Streszczenie: Artykuł dotyczy rozwiązania cyklicznego problemu gniazdowego w systemach współbieżnych procesów cyklicznych uwzględniających warstwę transportu międzystanowiskowego (realizowanego przy użyciu floty wózków samojezdnych -AGVs) . W rozważanym systemie, w ustalonych odstępach czasu (cyklach) wytwarzane są partie mieszanek pewnych wyrobów. W przyjętym modelu systemu wyróżnia się warstwę transportu międzystanowiskowego tworzącą sieć lokalnych pętli łączących podzbiory stanowisk obsługiwanych cyklicznie przez dedykowane do nich AGVs oraz warstwę przepływu produkcji obejmującą marszruty produkowanych partii mieszanek. Związek łączący elementy struktury modelowanego systemu z jego potencjalnym zachowaniem opisuje układ nieliniowych równań diofantycznych. Rozwiązanie tych równań umożliwia szybką ocenę parametrów procesu przepływu produkcji tj. okresu cyklu, taktu produkcji, wielkości partii produkcyjnych, itp. Wysoka efektywność proponowanego podejścia umożliwia ocenę tych parametrów w trybie on-line.
38.
Hybrydowy magazyn energii oparty na superkondensatorze oraz akumulatorze kwasowo-ołowiowym: studium przypadku
1Ewa Jankowska, 1Karol Kopciuch, 1Magdalena Błażejczak, 1Włodzimierz Majchrzycki, 2Piotr Piórkowski, 2Adrian Chmielewski, 2Krzysztof Bogdziński
1Instytut Metali Nieżelaznych, Oddział w Poznaniu, 2Politechnika Warszawska
ewa.jankowska@claio.poznan.pl, karol.kopciuch@claio.poznan.pl, magdalena.blazejczak@claio.poznan.pl, wlodzimierz.majchrzycki@claio.poznan.pl, piotr.piorkowski@simr.pw.edu.pl, a.chmielewski@mechatronika.net.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl
Streszczenie: W niniejszej pracy przedstawione zostały badania hybrydowego magazynu energii, którym był zestaw połączonych wspólnie: rozruchowy akumulator ołowiowy z superkondensatorami. Maksymalna moc oraz zdolność magazynowania energii każdej z wyżej wymienionych jednostek magazynów energii były wystarczające do uruchomienia silnika spalinowego w samochodzie osobowym w standardowych warunkach. W artykule przeanalizowano rozruch silnika spalinowego z wykorzystaniem hybrydowego magazynu energii: połączenie równoległe akumulatora i superkondensatora. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowanie superkondensatorów wraz z akumulatorem ołowiowym w układzie hybrydowym prowadzi do wzajemnego uzupełnienia parametrów eksploatacyjnych (m.in.: uzyskiwana jest wysoka gęstość energii oraz wysoka gęstość mocy) pracy obu komponentów w niekorzystnych warunkach m.in. niskiej temperaturze otoczenia oraz niedoładowanego akumulatora. Analiza charakterystyk akumulatora ołowiowego i superkondensatorów pracujących zarówno osobno jak i w zestawie hybrydowym potwierdziła pozytywne współdziałanie obu typów źródeł energii. Przeprowadzone badania przedstawiają różnice w zachowaniu układów w zależności od zastosowanego superkondensatora w warunkach rozruchowych.
39.
Porównanie izolowanego i nieizolowanego przekształtnika podwyższającego napięcie DC/DC zasilanych prądowo
Adam Krupa, Jakub Dawidziuk
Politechnika Białostocka
a.krupa@pb.edu.pl, j.dawidziuk@pb.edu.pl
Streszczenie: W artykule porównano właściwości zasilanych prądowo z podwójnymi dławikami wejściowymi izolowanego i nieizolowanego przekształtników podwyższających napięcie DC/DC. Spośród różnych topologii podwyższających, przekształtnik z podwójnym dławikiem zasilany prądowo, dzięki mniejszemu prądowi dławika jest atrakcyjnym układem ze względu na wysoki współczynnik wzmocnienia napięcia, niższe napięcia na tranzystorach mocy i niższe straty przewodzenia. Niestety, większość zasilanych prądowo topologii podwyższających, w tym układy z podwójnym dławikiem wejściowym, mają istotną wadę, taką jak wysokie przepięcie przy wyłączaniu tranzystora. Również miękki rozruch nie jest możliwy ze względu na ograniczony zakres zmian współczynnika wypełnienia (powyżej 0,5). Poprzez integrację przekształtnika izolowanego z klasycznymi dwoma układami podwyższającymi powstała topologia nieizolowana, w której wspomniane problemy zostały tylko częściowo ograniczone. Weryfikacja przekształtników została przeprowadzona poprzez przetestowanie prototypów w zakresie mocy (100-1400) W i napięciach wejściowych (10-40) V z użyciem identycznych elementów do ich budowy.
40.
Porównanie dwóch przekształtników podwyższających DC/DC zasilanych ze źródła prądu
Adam Krupa, Jakub Dawidziuk
Politechnika Białostocka
a.krupa@pb.edu.pl, j.dawidziuk@pb.edu.pl
Streszczenie: W niniejszym artykule opisano i porównano dwa przekształtniki DC/DC podwyższające napięcie zasilane ze źródła prądu: izolowany pół-mostkowy oraz przeciwsobny. Oba przekształtniki zostały zaprojektowane, aby sprostać zapotrzebowaniu na podwyższające układy zapewniające wysoką sprawność i wzmocnienie napięciowe w systemach zasilanych z niskonapięciowych źródeł energii. Porównanie zostało dokonane z uwzględnieniem sprawności i wzmocnienia napięcia w tym samym zakresie zmian współczynnika wypełnienia oraz dla tych samych mocy wejściowych. W celu weryfikacji założeń teoretycznych i zasady działania zaprojektowano i porównano dwa prototypy w tych samych warunkach pracy. Przekształtniki osiągnęły sprawność powyżej 94% i wzmocnienie napięcia powyżej 8.
41.
Modelowo wsparte badania superkondensatorów
Adrian Chmielewski, Piotr Piórkowski, Robert Gumiński, Krzysztof Bogdziński, Jakub Możaryn
Politechnika Warszawska
a.chmielewski@mechatronika.net.pl, piotr.piorkowski@simr.pw.edu.pl, robert.guminski@simr.pw.edu.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl, mozaryn@mchtr.pw.edu.pl
Streszczenie: W artykule zaprezentowane zostały podstawy analityczne oraz badania na specjalnie przygotowanych stanowiskach dla superkondensatorów, które pracowały w cyklach dynamicznych. W pracy przedstawiono także trzy metody umożliwiające wyznaczanie parametrów modelu superkondensatorów. Pierwszą metodą była identyfikacja off-line w dziedzinie czasu, która polegała na minimalizacji błędu średniokwadratowego dopasowania przebiegu odpowiedzi modelu i badanego elementu na to samo wymuszenie. Drugą metodą była iden-tyfikacja off-line w dziedzinie częstotliwości, która polegała na zastosowaniu metody najmniejszych kwadratów z implementacją procedury optymalizacyjnej korygującej wartości dopasowania odpowiedzi modelu. Trzecią metodą była identyfikacja on-line, która pozwalała na bieżące wyznaczenie parametrów modelu z wykorzystaniem filtru Kalmana. Zaprezentowane metody mogą być również stosowane do badań innych magazynów energii np.: akumulatorów elektrochemicznych oraz hybrydowych magazynów energii.
42.
Badania stanowiskowe silnika spalania zewnętrznego zasilanego paliwami alternatywnymi
Adrian Chmielewski, Robert Gumiński, Artur Małecki, Tomasz Mydłowski, Krzysztof Bogdziński
Politechnika Warszawska
a.chmielewski@mechatronika.net.pl, robert.guminski@simr.pw.edu.pl, a.malecki85@gmail.com, t.mydlowski@mechatronika.net.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl
Streszczenie: W artykule przedstawione zostały wyniki badań wpływu zmiany kąta wyprzedzenia zapłonu dla silnika HONDA NHX 110 zasilanego paliwami alternatywnymi, m.in.: E85, CNG, biogazem a także benzyną bezołowiową Pb95 na kształt otwartego oraz zamkniętego wykresu indykatorowego. W pracy przedstawiono również wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na wartość mocy mechanicznej oraz momentu obrotowego osiąganego przez silnik. Badania przeprowadzono przy pełnym obciążeniu silnika na stanowisku hamownianym, które znajduje się na wyposażeniu Wydziału Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej. Ponadto w artykule przedstawiono wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na wartość pracy indykowanej uzyskiwanej przez silnik.
43.
Porównanie konfiguracji układów pomiaru bezwładnościowego służących do wyznaczania parametrów ruchu robotów mobilnych – część 1: rozważania teoretyczne
Przemysław Dąbek, Maciej Trojnacki
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
pdabek@piap.pl, mtrojnacki@piap.pl
Streszczenie: Referat dotyczy zagadnienia wyznaczania parametrów ruchu robota mobilnego za pomocą układów pomiaru bezwładnościowego w trzech konfiguracjach. Praktycznym celem pracy jest zbadanie możliwości poprawienia jakości danych uzyskanych z głowicy skanującej w trójwymiarze dzięki wprowadzeniu informacji o parametrach ruchu robota w sposób ograniczający nakłady finansowe. W badaniach użyto czterokołowego robota PIAP GRANITE z kołami niekierowanymi. Rozpatrzono następujące konfiguracje układów pomiaru bezwładnościowego: 1. – pojedynczy trójosiowy akcelerometr i pojedynczy trójosiowy żyroskop umieszczony w środku robota, 2. – cztery takie same trójosiowe żyroskopy umieszczone na robocie, 3. – cztery trójosiowe akcelerometry umieszczone w odpowiednich punktach na robocie w celu zrealizowania tzw. bezżyroskopowego układu pomiaru bezwładnościowego. Trzy wymienione konfiguracje zostały omówione oraz przedstawiono wzory matematyczne umożliwiające wyznaczenie parametrów ruchu w każdej z nich. W części 2 referatu, pokazano i omówiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących trzech wymienionych konfiguracji.
44.
Porównanie konfiguracji układów pomiaru bezwładnościowego służących do wyznaczania parametrów ruchu robotów mobilnych – część 2: badania eksperymentalne
Przemysław Dąbek, Maciej Trojnacki
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
pdabek@piap.pl, mtrojnacki@piap.pl
Streszczenie: Referat dotyczy zagadnienia wyznaczania parametrów ruchu robota mobilnego za pomocą układów pomiaru bezwładnościowego w trzech konfiguracjach. Praktycznym celem pracy jest zbadanie możliwości poprawienia jakości danych uzyskanych z głowicy skanującej w trójwymiarze dzięki wprowadzeniu informacji o parametrach ruchu robota w sposób ograniczający nakłady finansowe. W badaniach użyto czterokołowego robota PIAP GRANITE z kołami niekierowanymi. W części 1 referatu, trzy konfiguracje układów pomiaru bezwładnościowego zostały omówione oraz przedstawiono wzory matematyczne umożliwiające wyznaczenie parametrów ruchu w każdej z nich. W części 2, metody wyznaczania omówione w części 1 zostały porównane na drodze eksperymentalnej. Podano najważniejsze parametry metrologiczne układów pomiaru bezwładnościowego użytych podczas badań. Precyzja pomiaru dla poszczególnych konfiguracji została oszacowana przy użyciu wprowadzonych wskaźników jakości. Na zakończenie przedstawiono główne wnioski wynikłe z niniejszej pracy.
45.
Implementacja widzenia peryferyjnego w sensorze o hybrydowym polu widzenia
Marta Rostkowska, Marek Wąsik, Piotr Skrzypczynski
Politechnika Poznańska
marta.a.rostkowska@doctorate.put.poznan.pl, marek.s.wasik@doctorate.put.poznan.pl, piotr.skrzypczynski@put.poznan.pl
Streszczenie: W tym artykule demonstrujemy nowy czujnik wizyjny, który naśladuje wielokierunkowe możliwości widzenia owadów i wizualnych mechanizmy uwagi u bardziej skomplikowanych zwierzat. Niezalezny czujnik oparty jest na najnowszym komputerze pokładowym z GPGPU Posiada wielokierunkową kamerę i kamera perspektywiczna, umożliwiająca szybkie rozpoznawanie obiektów i zdarzen w otoczeniu, a także pozwala skupić uwagę na wybranych obiektach w czasie rzeczywistym.
46.
Eksploracja powierzchni z użyciem siatki RFID i grupy robotów mobilnych
Marcin Hubacz, Bartosz Pawłowicz, Bartosz Trybus
Politechnika Rzeszowska
marcin.hubacz@outlook.com, barpaw@prz.edu.pl, btrybus@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: Artykuł dotyczy odkrywania powierzchni pokrytej siatką transponderów RFID za pomocą grupy robotów i nadrzędnej jednostki sterującej. Roboty poruszają się po powierzchni, odczytują dane z transponderów i wysyłają je do jednostki nadrzędnej. Jednostka zbiera i analizuje dane w celu utworzenia mapy oraz wysyła polecenia do robotów. W ten sposób można zoptymalizować ruchy robotów oraz zaimplementować różne strategie eksplorowania. Rozważono dwa typy siatek RFID: kwadratową i trójkątną. W prototypie laboratoryjnym użyto robotów klasy 2.0 i jednostkę nadrzędną wykonującą program CPDev w języku SFC w systemie operacyjnym Windows IoT.
47.
Praktyczny system nawigacji dla robota mobilnego z wykorzystaniem sensorów RGBD
1Daniel Koguciuk, 2Tomasz Gąsior
1Politechnika Warszawska, 2Uniwersytet Warszawski
daniel.koguciuk@gmail.com, t.gasior@student.uw.edu.pl
Streszczenie: W niniejszej pracy zaprezentowano niskokosztowy system nawigacji dla robotów mobilnych. System jest oparty o wykorzystanie dwóch sensorów RGBD połączonych z systemem wbudowanym NVidia Jetson TK1 będącym sterownikiem niskopoziomowym robota. Jako przykład wykorzystania takiego systemu proponujemy generowanie danych o przeszkodach wokół robota bazując na obrazie głębi z wykorzystaniem implementacji masowo równoległej. Niniejsza propozycja zostaje porównana z rzeczywistym skanerem laserowym. Kod źródłowy został upubliczniony w Internecie zgodnie z filozofią open-source.
48.
O automatycznej optymalizacji parametrów w systemie lokalizacji wizyjnej RGB-D
Aleksander Kostusiak
Politechnika Poznańska
1Wilk@op.pl
Streszczenie: Wiarygodna lokalizacja wizyjna ma duże znaczenie w wielu praktycznych zastosowaniach. Chociaż odometria wizyjna VO korzystająca z danych RGB-D jest powszechnie stosowana, również jako baza dla bardziej skomplikowanych systemów Jednoczesnej Samolokalizacji i Mapowania SLAM, różnorodność detali znanych rozwiązań sprawia trudności w określeniu wpływu na wydajność konkretnej konstrukcji systemu jak i wewnętrznych parametrów. W związku z tym w niniejszej publikacji badamy czy jest możliwy automatyczny dobór parametrów dla prostej odometrii wizyjnej, bazującej na cechach RGB-D. Zakładamy stałą strukturę systemu odometri wizyjnej i korzystamy z algorytmu populacyjnego by znaleźć najlepsze parametry. Eksperymenty są przeprowadzone na publicznie udostępnionych zestawach danych by umożliwić weryfikację wyników.
49.
Implementacja systemów robotycznych wykorzystująca automaty skończone
1Cezary Zieliński, 1Maksym Figat, 2René Hexel
1Politechnika Warszawska, 2Griffith University, Australia
c.zielinski@ia.pw.edu.pl, maksym.figat44@gmail.com, r.hexel@griffith.edu.au
Streszczenie: Artykuł przedstawia metodykę projektowania systemów robotycznych. Wskazuje ona, w jaki sposób opracować model systemu robotycznego, a następnie przekształcić go w implementację. Metodyka wykorzystuje pojęcie agenta upostaciowionego, który następnie dekomponowany jest na współpracujące ze sobą podsystemy. Aktywności podsystemów wyrażane są za pomocą automatów skończonych, które aktywują zachowania parametryzowane funkcjami przejścia. Argumentami funkcji przejścia są bufory wejściowe oraz pamięć wewnętrzna podsystemów. Powyższe teoretyczne pojęcia przekształcane są następnie w pojęcia implementacyjne, takie jak: hierarchiczny LLFSM, scheduler, whiteboard. Proponowana metodyka została zilustrowana na przykładzie robota zbierającego piłeczki pingpongowe. Dla opracowanego systemu robotycznego przedstawiono ocenę czasu reakcji.
50.
Projekt podatnej nogi dla czteronożnego robota kroczacego
Dominik Belter, Michał Zieliński
Politechnika Poznańska
dominik.belter@put.poznan.pl, mihalek.z@o2.pl
Streszczenie: Artykuł przedstawia projekt podatnej nogi dla czteronożnego robota kroczącego. W pracy zaproponowano wykorzystanie elementów sprężystych zamontowanych w przegubach do kompensacji przeciążeń mechanicznych w trakcie kontaktu stopu z podłożem. Przedstawiono również projekt elastycznego ścięgna, które przy odpowiednim sterowaniu gromadzi energię mechaniczną w fazie lądowania i oddaje podczas wybicia nogi. W pracy przedstawiono wyniki eksperymentów na rzeczywistej nodze, zaproponowano model dynamiki i zidentyfikowane jego parametry.
51.
Identyfikacja i ocena modelu robota ortotycznego na podstawie badań doświadczalnych
Karol Bagiński, Jakub Wierciak, Wojciech Credo
Politechnika Warszawska
k.baginski@mchtr.pw.edu.pl, j.wierciak@mchtr.pw.edu.pl, w.credo@mchtr.pw.edu.pl
Streszczenie: Modelowanie odgrywa fundamentalną rolę w projektowaniu systemów mechatronicznych. Szczególnie ważne jest ono na etapie doboru rozwiązań technicznych oraz parametrów konstrukcyjnych układów wykonawczych i pomiarowych. W sytuacji, gdy model symulacyjny jest bardzo złożony, kluczowe staje się pytanie o wiarygodność wyników uzyskiwanych przy jego użyciu. Autorzy podjęli próbę oceny symulacyjnego modelu robota ortotycznego. W artykule przedstawiono koncepcję, przebieg i rezultaty badań służących tej ocenie.
52.
Autonomiczny robol rolniczy – testy systemu wizyjnego do rozpoznawania roślin uprawnych od chwastów
Marcin Jasiński, Jędrzej Mączak, Przemysław Szulim, Stanisław Radkowski
Politechnika Warszawska
jachuu@simr.pw.edu.pl, jma@simr.pw.edu.pl, p.szulim@mechatronika.net.pl, ras@simr.pw.edu.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki testów systemu wizyjnego do rozpoznawania roślin uprawnych od chwastów dla autonomicznego robota do pielenia i siewu szerokorzędowego. Autonomiczne prace robota w zakresie trakcji i operacji agrotechnicznych będą realizowane na podstawie danych z wielu czujników (kamer, pozycji i odległości). Pozytywne wyniki testów umożliwią wykorzystanie robota w uprawach organicznych wymagających mechanicznego usuwania chwastów lub w uprawach z zastosowaniem selektywnych ciekłych środków agrochemicznych ograniczonych do minimum. Aż do momentu, w którym będzie można polepszyć systemy kontroli i zmniejszyć koszty użytkowania, produkcja autonomicznych systemów agrotechnicznych będzie rosła. Bardzo ważny jest wspomniany w niniejszym artykule system wizyjny do rozpoznawania roślin uprawnych od chwastów. Został zbudowany i zbadany system wizyjny dla rozpoznawania buraka cukrowego od chwastów oraz słodkiej kukurydzy od chwastów. Pozycja każdej rośliny musi być określona dla operacji agrotechnicznych w rzędach, co oznacza, że rośliny muszą być klasyfikowane do dwóch klas: burak cukrowy (słodka kukurydza) lub chwast.
53.
Projekt i analiza kinematyczna robota równoległego typu 4-DoF SCARA
Anna Maria Annusewicz, Pawel Andrzej Laski
Politechnika Świętokrzyska
annusewicza@gmail.com, pawell@tu.kielce.pl
Streszczenie: Tematem artykułu jest projekt robota o zamkniętym łańcuchu kinematycznym o trzech stopniach swobody. W artykule przedstawiono projekt konstrukcji mecha-nicznej robota typu 4-DoF SCARA oraz przekładni falowej wchodzącej w skład jego układu napędowego. Rozwiązano proste i odwrotne zadanie kinematyki. Na podstawie równań kinematyki prostej wyznaczono przestrzeń roboczą.
54.
Budowa bezprzewodowego wskaźnika służącego do programowania robota lutowaniczego
Dominik Rybarczyk, Andrzej Milecki
Politechnika Poznańska
dominik.rybarczyk@put.poznan.pl, andrzej.milecki@put.poznan.pl
Streszczenie: W artykule opisano budowę nowej zrobotyzowanej stacji lutowniczej oraz bezprzewodowego wskaźnika służącego do jej intuicyjnego programowania. We wstępie przedstawiono strukturę mechaniczną stacji lutowniczej. Skonstruowana została w oparciu o robota SCARA, wyposażonego w głowicę lutowniczą typu indukcyjnego. W kolejnym części omówiono algorytm programowania offline robota oraz konstrukcję bezprzewodowego wskaźnika, symulującego rzeczywistą lutownicę. W ramach projektu napisano również dedykowane oprogramowanie. Całość została sprawdzona i przetestowana.
55.
Badania eksploatacyjne akumulatorów VRLA
Adrian Chmielewski, Krzysztof Bogdziński, Robert Gumiński, Przemysław Szulim, Piotr Piórkowski, Jakub Możaryn, Jędrzej Mączak
Politechnika Warszawska
a.chmielewski@mechatronika.net.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl, robert.guminski@simr.pw.edu.pl, p.szulim@mechatronika.net.pl, piotr.piorkowski@simr.pw.edu.pl, mozaryn@mchtr.pw.edu.pl, jma@mechatronika.net.pl
Streszczenie: W niniejszej pracy zaprezentowano badania akumulatora żelowego VRLA w dynamicznym cyklu obciążeniowym. Badania przeprowadzono dla kilkuset kolejnych cykli ładowanie/rozładowanie. W pracy zaprezentowano zmianę pojemności użytecznej akumulatora oraz wpływ na żywotność przy eksploatacji baterii w warunkach dynamicznych. Przedstawiono także wpływ prądu obciążającego na proces wydzielenia ciepła wywołany wzrostem wartości temperatur na obudowie oraz terminalach akumulatora. Otrzymane rezultaty odniesiono do warunków eksploatacyjnych podawanych przez producenta. Badania przeprowadzono na dwóch nowych akumulatorach VRLA, które podczas przeprowadzonych badań zostały całkowicie zużyte.
56.
Zrobotyzowane stanowisko kabinowe typu Plug and Produce w koncepcji Przemysłu 4.0
Arkadiusz Adamczak, Marcin Nowicki
Firma ZAP-Robotyka
a.adamczak@zap-robotyka.com.pl, m.nowicki@zap-robotyka.com.pl
Streszczenie: Złożone procesy wytwórcze wymagają stosowania zaawansowanych technologii w nowoczesnych stanowiskach zautomatyzowanych i zrobotyzowanych. W technologiach spajania realizowane obecnie stanowiska nie tylko dostarczają prawidłowo pospawane produkty ale oczekują od nich również pełnej kontroli danych procesowych z możliwością ich analizy w dowolnym miejscu poza stanowiskiem. Nie mniej ważnym elementem w sytuacji ograniczonej przestrzeni na halach produkcyjnych jest nieskomplikowana zmiana lokalizacji stanowiska. W artykule przedstawiono koncepcję zrobotyzowanego stanowiska spawalniczego o wysokiej wydajności typu Plug and Produce z możliwością przekazywania danych procesowych do serwera zewnętrznego.
57.
Bezpieczna interakcja człowieka z robotem – realna potrzeba czy chwilowy trend wśród krajowych MSP
Joanna Kulik, Lukasz Wojtczak
Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarow PIAP
jkulik@piap.pl, lwojtczak@piap.pl
Streszczenie: Przedmiotem artykułu jest przedstawienie specyfiki robotyzacji małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP) produkcyjnych w Polsce, w szczególności z uwzględnieniem robotów kooperacyjnych i kolaborujących (ang. cooperation, collaboration). Przedstawione zostaną aktualne światowe kierunki, trendy rozwoju robotyki przemysłowej w tych właśnie obszarach. Jednocześnie w artykule przedstawiony jest aspekt bezpieczeństwa, jako najistotniejszy element bezpośredniej interakcji człowieka z robotem. Przedstawione dwa, zdobywające coraz większą popularność kierunki współpracy człowieka i robota, są w praktyce realizowane już na stanowiskach produkcyjnych. Przybliżając, pierwszy z nich to kooperacja, rozumiana tu jako współpraca człowieka z robotem, w wykonaniu niemal standardowym (w wersji sterowania zwanej potocznie safety), bez ogrodzeń. Z kolei drugi, to kolaboracja i pod tym pojęciem, na potrzeby niniejszego opracowania rozumie się współpracę człowieka „ramię w ramię”, z robotem.
58.
Przegląd wdrożeń PIAP-OBRUSN
Agnieszka Staniszewska
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, Oddział w Toruniu
a.staniszewska@obrusn.pl
Streszczenie: Opracowanie stanowi przegląd przykładowych wdrożeń dokonanych w ostatnim czasie przez jednostkę naukową PIAP-OBRUSN w zakresie automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych. Dla każdego z przedstawionych wdrożeń zostały opisane potrzeby klienta oraz zaproponowane przez wspomnianą jednostkę naukową rozwiązania. Zaprezentowano takie rozwiązania jak: w pełni zrobotyzowane stanowisko spawalnicze z sześcioosiowym robotem i dwoma pozycjonerami, stanowisko spawalnicze z robotem i pozycjonerem do odpowiedniego ustawiania łyżek do maszyn budowlanych podczas spawania, zrobotyzowane stanowisko do produkcji form wtryskowych, maszyna specjalna z pozycjonerem i głowicą dozującą, linia technologiczna do produkcji zwijanych mat zbudowanych z prętów zbrojeniowych, ploter frezujący z dwoma głowicami pracującymi jednocześnie oraz dodatkową osią służącą do przesuwu obrabianej belki, maszyna frezująca z automatyczną wymianą narzędzi oraz piłą do cięcia detali dla podmiotu zajmującego się produkcją pojazdów specjalnych, maszyna specjalna do produkcji wielkogabarytowych liter przestrzennych dla firmy z branży reklamowej, system do podawania i odbierania formatek do systemu podłóg, urządzenie do termicznego formowania plakietek z PCV. Krótko opisano charakter badań dokonywanych z związku z realizacją opisywanych wdrożeń. Każde z wdrożeń opatrzone jest opisem zastosowanej technologii, ogólną prezentacją rozwiązań mechanicznych oraz programowych. Ponadto zobrazowano przebieg poszczególnych etapów produkcji, która odbywa się z użyciem opisywanych w opracowaniu urządzeń poddawanych wdrażaniu przez PIAP-OBRUSN. W artykule przedstawiono ponadto profil i obszary działalności jednostki naukowej PIAP-OBRUSN oraz dokonano jej krótkiej charakterystyki.
59.
Monitorowanie poziomu azotu w aparacie o informacje cyfrowym
1Igor Korobiichuk, 2Vitaliy Lysenko, 2Oleksiy Opryshko, 2Dmiyriy Komarchyk, 2Natalya Pasichnyk, 1Andrzej Juś
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
kiv_Igor@list.ru, lysenko@nubip.edu.ua, ozon.kiev@gmail.com, dmitruyk@gmail.com, n.pasichnyk@nubip.edu.ua, ajus@piap.pl
Streszczenie: Określono perspektywy parametrów pomiarów poprzez wybranie trybów sceny dla roślin kukurydzy za pomocy aparatu fotograficznego. Cyfrowy aparat fotograficzny może być używany w polu, żeby wskazać poziom odżywienia azotu kukurydzy bez dodatkowego sztucznego oświetlenia. Najbardziej perspektywicznym trybem sceny jest „światło dzienne” dla ustawienia „balans bieli”. Przyszłe badania są potrzebne w celu zbadania zależności pomiędzy parametrami optycznymi instalacji a dostawami azotu roślinnego na różnych etapach wzrostu.
60.
Research of the new type of compression sensor
1Vytautas Bučinskas, 1Ernestas Sutinys, 1Nikolaj Sesok, 1Igor Iljin, 1Tadas Lenkutis, 1Gabriele Keraite, 1Sigitas Petkevicius, 2Zygmunt Lech Warsza
1Vilnius Gediminas Technical University, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
vytautas.bucinskas@vgtu.lt, ernestas.sutinys@vgtu.lt, nikolaj.sesok@vgtu.lt, igor.iljin@vgtu.lt, tadas.lenkutis@vgtu.lt, gabriele.keraite@vgtu.lt, sigitas.petkevicius@vgtu.lt, zlw@op.pl
Streszczenie: Such sensor created and tested in order to obtain its reliability for long term measurement parameters, repeatability and dynamic mode of loading. Sensor sensitive parameter is electrical resistance and therefore data acquisition is widely available and convenient to implement. Experimental research performed using computer-controlled compression machine with several models of loading. Results of test statistically processed, and main parameters revealed as positive and fulfilling given requirements. Dynamic loading of sensor showed hysteresis of load-resistance characteristics and thus finds critical frequency for this particular dimension of sensor. Analysis of such compression force sensor request in the concrete structures or asphalt revealed high demand of such device, therefore requirements for thermal stability and structural resistance became essential. Presented results of experimental research and evaluation of sensor parameters reveals high potential of its implementing into structures for safety and operation mode definition.
61.
Wybrane problemy modelowania układów nawigacji inercjalnej w środowisku Matlab i Matlab Simulink
Iryna Baranovska, Robert Glebocki, Rafal Ozog
Politechnika Warszawska
ibaranovska@meil.pw.edu.pl, rgleb@meil.pw.edu.pl, rozog@meil.pw.edu.pl
Streszczenie: Celem pracy jest analiza porównawcza błędów inercyjnych układów pomiarowych przyspieszeniomierzy i żyroskopów. Analizę przeprowadzono w środowisku Matlab i Matlab / Simulink przy użyciu uzyskanych z pomiarów sygnałów wyjściowych modułu inercyjnego. Modele matematyczne zostały utworzone na podstawie kodu programu i plików m-file. Model w środowisku Simulink został wykonany m.in. z bloków pomocniczych takich jak „From-file” oraz „Subsystem”. Na podstawie wyników badań przeprowadzono analizę błędów wyjściowych sygnałów pochodzących z przetworników IMU.
62.
Mikroprocesorowy psychrometr Assmanna
1Grzegorz Komor, 1Michał Nowicki, 1Klaudia Biś, 2Roman Szewczyk
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
komor.grzegorz@gmail.com, nowicki@mchtr.pw.edu.pl, klaudia.bi@yahoo.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Artykuł prezentuje przebieg opracowywania, budowy, programowania oraz sprawdzania działania mikroprocesorowego psychrometru Assmanna realizowanego w ramach pracy dyplomowej inżynierskiej. Zadanie polegało na zastosowaniu nowoczesnych podzespołów w klasycznej konstrukcji psychrometru w celu zwiększenia funkcjonalności i poprawy działania urządzenia. Psychrometry to urządzenia służące do pomiaru wilgotności względnej powierza. Miarą wilgotności względnej jest różnica psychrometryczna czyli różnica wskazań dwóch termometrów. Pierwszy z nich, termometr suchy znajduje się w warunkach otoczenia, drugi – termometr mokry w warunkach stuprocentowej wilgotności. Pod wpływem ruchu powietrza woda odparowuje z czujnika ochładzając go. Przy wykorzystaniu odpowiednich przekształceń matematycznych oraz dodatkowych pomiarów (prędkość powietrza, ciśnienie atmosferyczne) urządzenie, jest w stanie obliczyć wilgotność względną. Centrum skonstruowanego psychrometru stanowi płytka rozwojowa mikrokontrolera KAmduino Uno, do której podłączono termometry, czujnik ciśnienia, czujnik uniwersalny DTH22 i wyświetlacz. Zastosowanie mikroprocesora umożliwia nie tylko natychmiastowe obliczania, ale też archiwizację danych. W pracy wytłumaczono w jaki sposób urządzenie przeprowadza obliczenia na podstawie wzorów Spruga i Bucka. Program monitoruje występowanie błędów krytycznych, takich jak odłączenie czujnika czy przekroczenie zakresu pomiarowego i w razie wystąpienia nieprawidłowości informuje o tym użytkownika. Ostatnia część pracy opisuje kalibrację termometrów, testy, pomiary i sprawdzenie poprawności działania urządzenia
63.
Sterowany cyfrowo amperomierz termoelektryczny
1Beata Lewandowska, 1Michal Nowicki, 1Tomasz Charubin, 2Roman Szewczyk
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
beata.m.lewandowska@gmail.com, nowicki@mchtr.pw.edu.pl, t.charubin@mchtr.pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Głównym celem tej pracy było opracowanie w pełni funkcjonalnego, sterowanego mikroprocesorem amperomierza termoelektrycznego na potrzeby laboratoryjne i dydaktyczne. Projekt oparto na analogowym przetworniku termoelektrycznym, platformie Kamduino oraz układzie scalonym z kompensacją zimnego złącza. Główną zaletą przedstawionego rozwiązania jest pomiar wartości skutecznej prądu (RMS) niezależnie od jego kształtu i częstotliwości, oraz nowoczesne podejście do obróbki sygnału i możliwość automatycznego zapisu danych pomiarowych.
64.
Analiza błędu pomiaru różnicy temperatury za pomocą Platynowych Rezystancyjnych Czujników (PRT)
Tadeusz Goszczynski
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
tgoszczynski@piap.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono analizę błędu pomiarów różnicy temperatury za pomocą platynowych czujników temperatury (PRT). Nieliniowość charakterystyk czujników powoduje, że procedura obliczania maksymalnego błędu pomiaru w pełnym zakresie pomiaru różnicy temperatury jest bardzo czasochłonna. Norma EN 60751 definiuje charakterystyki w dodatnim i w ujemnym zakresie temperatur. Autor przedstawił metodę obliczania wartości extremalnych błędu dla każdej pary czujników.
65.
Dwuetapowa metoda określania parametrów modelu histerezy magnetycznej Jilesa-Athertona z wykorzystaniem różnicowych strategii ewolucyjnych
Roman Szewczyk
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: W referacie przedstawiono nowa metodę określania parametrów modelu histerezy magnetycznej Jilesa-Athertona. Metoda wykorzystuje podstawy fizyczne tego modelu. W zaproponowanym rozwiązaniu najpierw określane są parametry krzywej bezhisterezowej. Następnie określane są parametry determinujące histerezę magnetyczną. Oba etapy identyfikacji wykorzystują różnicowe strategie ewolucyjne. Skuteczność zaproponowanego rozwiązania potwierdzono na przykładzie identyfikacji parametrów charakterystyki magnetycznej ferrytu manganowo-cynkowego do zastosowań w układach konwersji mocy.
66.
Modyfikacja opisu histerezy magnetycznej w modelu Jilesa-Athertona
1Peng Cheng, 2Roman Szewczyk
1Mid Sweden University, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
Peng.Cheng@miun.se, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: W referacie przedstawiono nowe rozwiązanie w zakresie modelowania pętli histerezy magnetycznej w modelu Jilesa-Athertona. Zaproponowane rozwiązanie uwzględnia fizyczne aspekty procesu magnesowania i najważniejsze założenia modelu Jilesa-Athertona. W rezultacie zaproponowano zmodyfikowane równania różniczkowe opisujące model. Równania te zweryfikowano na bazie wyników pomiarów pętli histerezy magnetycznej stali transformatorowej. Wyniki weryfikacji potwierdziły, że zaproponowane rozwiązanie dobrze oddaje charakter zmian indukcji magnetycznej w pętli histerezy magnetycznej.
67.
Wpływ temperatury na efekt Matteucciego w drutach amorficznych na bazie żelaza
1Tomasz Charubin, 2Roman Szewczyk
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
charubin@mchtr.pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Efekt Matteucciego jest jednym z efektów magnetomechanicznych, takich jak magnetostrykcja, magnetosprężystość itp. Głównym rezultatem tego efektu jest zmiana magnetyzacji obwodowej próbki pod wpływem przyłożonego zmiennego pola magnetycznego w kierunku osiowym. W przypadku próbek wykonanych z drutu, efekt objawia się jako indukowane szpilki napięcia na końcach próbki. Warunki środowiskowe, takie jak temperatura, często zmieniają właściwości magnetyczne materiałów, takie jak np. natężenie koercji. Zmiana temperatury czujnika opartego na efekcie Matteucciego może mieć znaczący wpływ na działanie urządzenia. W artykule zbadano odpowiedź efektu Matteucciego w amorficznych drutach na bazie żelaza w funkcji temperatury. Efekt Matteucciego jest znany od dziesięcioleci, ale nadal jest słabo rozwinięty z punktu widzenia zastosowania w sensorach.
68.
Metoda nieniszczącego sortowania obiektów ferromagnetycznych na podstawie szybkich pomiarów sygnatury magnetycznej
1Piotr Gazda, 1Marcin Czuwara, 1Michał Nowicki, 2Roman Szewczyk
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
p.gazda@mchtr.pw.edu.pl, m.czuwara96@gmail.com, m.nowicki@mchtr.pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Poniższy artykuł przedstawia ideę rozróżniania obiektów ferromagnetycznych w oparciu o ich sygnaturę magnetyczną. Ta metoda opiera się na pomiarze momentu magnetycznego próbek. Opracowana metoda może być atrakcyjna dla przemysłu ze względu na jej prostotę, skalowalność i niskie koszty wdrożenia. W pracy przedstawiono szczegółowy opis stanowiska pomiarowego i procedurę pomiarową. Testy proponowanego rozwiązania potwierdziły poprawność działania i wskazały dalsze kierunki rozwoju metody.
69.
Sensor stałego pola magnetycznego oparty o efekt Matteucciego
1Tomasz Charubin, 1Michał Nowicki, 2Roman Szewczyk
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
charubin@mchtr.pw.edu.pl, m.nowicki@mchtr.pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: W niniejszym artykule opisano urządzenie mierzące osiowe stałe pole magnetyczne. Urządzenie w swojej zasadzie działania oparte jest o efekt Matteucciego. Istnieją trzy główne elementy tego niezwykle prostego czujnika – magnetyczny drut amorficzny, cewka magnetyzująca i czasomierz. Sygnał wyjściowy jest sygnałem czasowym, jako że czas między szczytami napięcia ujemnego i dodatniego pochodzącego z efektu Matteucciego zmienia się proporcjonalnie do przyłożonego stałego pola magnetycznego, gdy rdzeń jest magnesowany przez znane większe przemienne pole magnetyczne. Uzyskana charakterystyka jest prawie liniowa, co sprawia, że sygnał czujnika pola magnetycznego jest łatwo przetwarzalny. Co więcej, sygnał czasowy pozwala na wysoką rozdzielczość i bezpośrednią cyfryzację wyników pomiarów.
70.
Cyfrowo przełączane bipolarne źródła prądowe sterowane napięciowo do zastosowania w histerezografie małych pól magnesujących
1Maciej Kachniarz, 2Kinga Kołakowska
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Politechnika Warszawska
mkachniarz@piap.pl,
Streszczenie: Artykuł przedstawia koncepcję i projekt przełączanych cyfrowo bipolarnych źródeł prądowych sterowanych napięciowo. Opracowane źródła prądowe są zmodyfikowaną wersją klasycznego układu pompy prądowej Howlanda dostosowaną do dostarczenia sinusoidalnych przebiegów prądowych o amplitudach 1-10 mA oraz 10-100 mA. Wejście napięciowe i wyjście prądowe układu są przełączane pomiędzy źródłami za pomocą dwukanałowego przełącznika sterowanego przez mikrokontroler LPC1115. Opracowany układ może zostać zastosowany w histerezografie do badania materiałów magnetycznie miękkich w obszarze niskich pól magnesujących, zwanym obszarem Rayleigha. Symulacje metodą SPICE oraz wyniki uzyskane podczas testów układu wskazują, że działa on poprawnie in pozwala na badanie nawet bardzo miękkich magnetycznie stopów amorficznych w obszarze małych pól magnesujących.
71.
Określenie początkowych wartości parametrów na potrzeby przekształcenia odwrotnego w tomografii wiroprądowej
Paweł Nowak, Roman Szewczyk
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
pnowak@piap.pl, szewczyk@mchtr.pw.edu.pl
Streszczenie: Artykuł przedstawia próbę określenia początkowych wartości optymalizowanych parametrów w przekształceniu odwrotnym w tomografii wiroprądowej. Przekształcenie odwrotne jest procedurą optymalizacji, w której funkcją celu jest minimalizacja błędu średniokwadratowego pomiędzy wynikami pomiarów a wynikiem tomograficznego przekształcenia wprzód dla danego modelu. Obecne podejście bazuje na optymalizacji przekroju obiektu, opisanego za pomocą 4 parametrów – promienia obiektu a także szerokości, głębokości i pozycji kątowej wady modelowej. W artykule skupiono się na określeniu początkowych wartości promienia obiektu i pozycji kątowej wady modelowej. Za pomocą symulacji z wykorzystaniem Metody Elementów skończonych przeprowadzono tomograficzne przekształcenia wprzód dla wałka o zmiennym promieniu, a także dla wałka z różną pozycją kątową wady modelowej. Uzyskane rezultaty pozwalają na określenie wartości tych parametrów na podstawie danych pomiarowych amplitudy pola magnetycznego (dla pozycji kątowej wady) oraz przesunięcia fazowego (dla promienia obiektu).
72.
Tomograficzne przekształcenie wprzód z wykorzystaniem MES pod kątem zastosowań w przemyśle samochodowym
1Paweł Nowak, 2Michal Nowicki, 1Roman Szewczyk
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Politechnika Warszawska
pnowak@piap.pl, nowicki@mchtr.pw.edu.pl, szewczyk@mchtr.pw.edu.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono zastosowanie otwartego oprogramowania do Metody Elementów Skończonych (MES) do symulowania procesu pomiaru w tomografii wiroprądowej. Przedstawiono metodykę pomiarów a także oprogramowanie do tomograficznego przekształcenia wprzód. Opracowane oprogramowanie oparto w całości na programach dostępnych na licencji open-source, co zwiększa możliwość implementacji metody w przemyśle. Uzyskane wyniki symulacji wykazują dużą zgodność z wynikami pomiarów, co potwierdza poprawność zastosowanej metody. Przedstawione oprogramowanie może zostać wykorzystane do opracowania algorytmów odwrotnego przekształcenia tomograficznego w tomografii wiroprądowej.
73.
Estymacja azymutu przylotu sygnału ultradźwiękowego z użyciem systemu par odbiorników
Bogdan Kreczmer
Politechnika Wrocławska
bogdan.kreczmer@pwr.edu.pl
Streszczenie: Referat prezentuje metodę, która pozwala wyznaczyć kierunek przylotu w powietrzu echa sygnału ultradźwiękowego poprzez wykorzystanie popularnych odbiorników piezoelektrycznych. Wykorzystując dane, uzyskane w trakcie wcześniejszych eksperymentów, pokazano, że uzyskiwana dokładność pomiaru jest poniżej jednego stopnia w zakresie około 60 stopni. Ta cecha pozwoliła na radykalną poprawę wiarygodności interpretacji danych pomiarowych.
74.
Estymacja parametrów menzurandu dla danych z rozkładów niesymetrycznych metodą maksymalizacji wielomianu stochastycznego
1Zygmunt Warsza, 2Serhii Zabolotnii
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Cherkasy State Technological University, Ukraine
zlw1936@gmail.com, zabolotni@ukr.net
Streszczenie: Przedstawiono niekonwencjonalną metodę statystycznej oceny wartości i niepewności menzurandu dla danych z populacji o nieznanym rozkładzie niesymetrycznym. Jest to metoda maksymalizacji wielomianu stochastycznego o akronimie PMM. W metodzie tej do opisu zmiennych losowych stosuje się statystykę wyższego rzędu. W tej pracy dla danych pomiarowych z rozkładu niesymetrycznego do opisu użyto wielomianu s = 2 i momentów. Wyznaczono wyrażenia analityczne dla estymatorów wartości menzurandu i niepewności standardowej typu A. Ocena tej niepewności otrzymana metodą PPM jest mniejsza niż wyznaczana dla średniej arytmetycznej wg przewodnika GUM. To zmniejszenie zależy od skośności, kurtozy znanych a prori lub wyznaczanych z danych pomiarowych. Metodą Monte Carlo przeprowadzono modelowanie statystyczne, którego wyniki potwierdziły, że skuteczność metody PMM wzrasta z liczbą danych.
75.
Wielomianowa estymacja parametrów regresji liniowej dla asymetrycznego rozkładu błędów opisywanego przez momenty i kumulanty
1Zygmunt Warsza, 2Serhii Zabolotnii, 3Oleksandr Tkachenko
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Cherkasy State Technological University, Ukraine, 3Cherkasy State Business-College, Ukraine
zlw1936@gmail.com, zabolotni@ukr.net, tkachenko.ck@gmail.com
Streszczenie: Artykuł podaje niestandardowy sposób estymacji parametrów prostej regresji liniowej dla błędów pomiąru rozłożonych .asymetrycznie. Podejście to wykorzystuje metodę maksymalizacji wielomianu stochastycznego i opis zmiennych losowych z użyciem momentów i kumulantów . Uzyskano wyrażenia analityczne dla estymatorów przy stopniach wielomianu r = 1 i r = 2 oraz przeprowadzono analizę ich dokładnośc.i Pokazano, że wariancja ocen wielomianowych (dla r =ąy najmniejszych kwadratów, która jest szczególnym przypadkiem metody maksymalizacji wielomianu dla r = 1.. Poprawa dokładności zależy od wartości współczynników kumulantów wyższych rzędów rozkładu prawdopodobieństwa błędów przypadkowych.. Przeprowadzano jmodelowanie statystyczne metodą Monte Carlo i bootstrapping. Wyniki potwierdziły skuteczność proponowanego podejścia.
76.
Modelowanie superkondensatorów z użyciem rekurencyjnej sieci neuronowej
Adrian Chmielewski, Jakub Możaryn, Piotr Piórkowski, Robert Gumiński, Krzysztof Bogdziński
Politechnika Warszawska
a.chmielewski@mechatronika.net.pl, mozaryn@mchtr.pw.edu.pl, piotr.piorkowski@simr.pw.edu.pl, robert.guminski@simr.pw.edu.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl
Streszczenie: W pracy zaprezentowano wykorzystanie sztucznej sieci neuronowej (ANN) do modelowanie superkondensatorów w oparciu o badania eksperymentalne na przygotowanym stanowisku badawczym w cyklu dynamicznym. Do zamodelowania nieliniowego charakteru zmian napięcia na zaciskach superkondensatora wykorzystano rekurencyjną (R-ANN) sieć neuronową. Na podstawie przeprowadzonych prac z wykorzystaniem statystycznych wskaźników jakości zaproponowano modelowanie superkondensatorów z wykorzystaniem sieci R-ANN.
77.
Kluczowe czynniki wpływające na dokładność przekładni harmonicznych do zastosowań w technice kosmicznej
1Philippe Preumont, 2Roman Szewczyk
1Firma PIAP Space, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
philippe.preumont@piap-space.com, szewczyk@mchtr.pw.edu.pl
Streszczenie: W misjach kosmicznych, w zależności od ich specyfiki, wykorzystuje się różnego typu przekładnie. W referacie dokonano analizy zagadnień dokładności przekładni harmonicznych. Przekładnie te są bardzo atrakcyjne dla zastosowań kosmicznych ze względu na znaczny współczynnik redukcji, mała masę i możliwość przenoszenia znacznych momentów. Przedstawiona analiza umożliwia identyfikacje kluczowych czynników wpływających na dokładność przekładni harmonicznych, a w przyszłości, opracowania metody optymalizacji niepewności tego typu przekładni.
78.
Implementacja metod inteligencji obliczeniowej w niewyważeniu wrzeciona CNC
Grzegorz Piecuch, Tomasz Żabiński
Politechnika Rzeszowska
gpiecuch@kia.prz.edu.pl, tomz@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: W artykule podjęto zagadnienie związane z użyciem metod inteligencji obliczeniowej w diagnozowaniu niewyważenia wrzeciona CNC małej mocy. Zbadano 4 poziomy niewyważenia i przetestowano 5 algorytmów klasyfikujących: naiwny klasyfikator Bayesa, k-NN, SVM, MLP oraz drzewo decyzyjne. Na laboratoryjnym stanowisku badawczym przeprowadzono testy offline i w czasie rzeczywistym. Do porównania skuteczności klasyfikatorów wyznaczono wskaźniki takie jak dokładność, czułość, specyficzność, a także pole pod krzywą ROC.
79.
Inspekcja szyn suwnicowych z zastosowaniem jednoszynowej platformy mobilnej
Piotr Czajka, Piotr Garbacz, Tomasz Giesko, Adam Mazurkiewicz, Jordan Mężyk, Wojciech Mizak
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
piotr.czajka@itee.radom.pl, piotr.garbacz@itee.radom.pl, tomasz.giesko@itee.radom.pl, adam.mazurkiewicz@itee.radom.pl, jordan.mezyk@itee.radom.pl, wojciech.mizak@itee.radom.pl
Streszczenie: Zapewnienie odpowiedniego stanu technicznego i bezpieczeństwa eksploatacyjnego suwnic wymaga m.in. okresowych przeglądów torów. Celem inspekcji torów suwnicowych jest wykrywanie wad kształtu główki szyny będących rezultatem odkształceń plastycznych i zużycia powierzchni, jak również pęknięć w strukturze szyny. Istotnym problemem jest możliwość rejestrowania i archiwizowania wyników okresowych pomiarów w celu oceny stopnia zużycia szyn w czasie eksploatacji. Opracowany system inspekcji umożliwia wyznaczanie profilu szyny wykorzystując metodę skanowania laserowego, a także ocenę stanu powierzchni główki szyny na podstawie obrazu rejestrowanego przez system wizyjny. Autonomiczny system inspekcji został zainstalowany na mobilnej platformie przemieszczającej się po szynie. W artykule przedstawiono opracowany prototypowy system inspekcji oraz zaprezentowano wyniki testów eksperymentalnych.
80.
Pomiary parametrów procesu termolizy odpadów Tetra Pak w wysokich temperaturach
Jakub Szałatkiewicz
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
jszalatkiewicz@piap.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono badania procesu termolizy, określanego powszechnie jako piroliza, opakowań odpadów Tetra Pak zawierających tekturę, LDPE i aluminium. Termoliza odpadów Tetra Pak pozwala na odzysk energii i zakresu surowców, w tym: aluminium, koku i innych substancji chemicznych w postaci płynów, wosków i palnych gazów. Praca koncentruje się na pomiarze i określeniu: wpływu szybkości ogrzewania na proces, wpływu temperatury docelowej na czas trwania procesu, wydajności produktów w każdej temperaturze docelowej oraz zapotrzebowania na energię. Eksperymenty przeprowadzono na rzeczywistych opakowaniach odpadów Tetra Pak. Termolizę stosowano bez gazu nośnego w szczelnie zamkniętym tyglu, przy braku dostępu tlenu, w wysokich temperaturach: 600 ° C, 700 ° C, 800 ° C. Zebrane dane wskazują, że szybkość ogrzewania i temperatura docelowa nie wpływają na wydajność produktów. Proces zużywa niewielką ilość ciepła, mniej niż 600 MJ / Mg odpadów i nie wymaga przygotowania odpadów.
81.
Detekcja zakłócania systemów GNSS
Konrad Bożek, Arkadiusz Perski, Artur Wieczyński, Maria Baczyńska-Wilkowska
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
kbozek@piap.pl, aperski@piap.pl, awieczynski@piap.pl, mbaczynska@piap.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono system wykrywania i rejestrowania przypadków zagłuszania sygnałów GNSS. System został opracowany na bazie odbiornika programowego (SDR) Ettus B200. W artykule przedstawiono również wyniki przeprowadzonych testów w warunkach rzeczywistych.
82.
Projekt i konstrukcja stanowiska do kalibracji czujników mikrosiły
1Piotr Gazda, 1Wojciech Gromelski, 1Michał Nowicki, 2Maciej Kachniarz
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
p.gazda@mchtr.pw.edu.pl, wojciechgromelski@protonmail.com, m.nowicki@mchtr.pw.edu.pl, mkachniarz@piap.pl
Streszczenie: Artykuł prezentuje stanowisko do kalibracji czujników mikrosiły. Zasada działania kalibratora jest oparta na odwróconej zasadzie działania wagi prądowej – wzorca ampera. Projekt stanowiska został szczegółowo opisany. W trakcie realizacji projektu, niewielkie poprawki zostały zastosowane, co jest szczegółowo opisane w artykule. Ostatnią fazą pracy było wywzorcowanie stanowiska przy pomocy wagi laboratoryjnej. Dodatkowo, testy eksperymentalnego sensora mikrosiły potwierdziły poprawność działania stanowiska wzorcującego.