27-29 marca 2019 r. – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
4 referaty plenarne i 66 referatów w 3 sesjach tematycznych.
Tytuły i streszczenia referatów uporządkowane według sesji tematycznych przedstawiono poniżej.
1.
Nowe tendencje środowisk programistycznych i wykonawczych dla systemów sterowania
Leszek Trybus
Politechnika Rzeszowska
ltrybus@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: Norma IEC 61131-3, rozszerzona o programowanie obiektowe w wersji 3.0 (2013), definiuje środowiska programistyczne i wykonawcze (runtime) systemów sterowania stosowane obecnie oraz przynajmniej przez następne kilka lat. Środowiska te składają się z edytorów języków, kompilatorów, symulatorów i oprogramowania runtime. Opracowanie takich pakietów wymaga znacznego nakładu pracy, stąd większość z nich dostarczają tylko czołowi producenci dla swych własnych sterowników i systemów. Istnieją jednak również otwarte środowiska opracowane niezależnie, które można zintegrować z różnymi sterownikami, jak np. ISaGRAF poprzednio czy aktualnie CoDeSys. Korzystając z takich pakietów mali i średni (SMES) producenci mogą programować swe urządzenia zgodnie z normą IEC 61131-3, bez potrzeby samodzielnego opracowywania narzędzi. Otwarte środowiska można podzielić na dwie grupy. W pierwszej programy IEC są najpierw kompilowane do C/C++, skąd odpowiednie narzędzie generuje kod maszynowy dla docelowego procesora. Jednakże potrzeba tego dodatkowego narzędzia ogranicza komercyjne aplikacje. W drugim podejściu korzysta się z maszyny wirtualnej wykonywanej jako runtime przez docelowy procesor. Maszyna interpretuje pewien kod pośredni, do którego kompilowane są programy IEC. Takie środowisko wymaga opracowania języka pośredniego, kompilatora, architektury maszyny wirtualnej i jej kodu. Ponadto, pełna otwartość wymaga skalowalności, tj. zastosowania kompilatora i maszyny wirtualnej na platformach 8/16/32 i 64-bitowych. W artykule przedstawiono sposoby rozwiązania tych problemów na przykładzie środowiska inżynierskiego CPDev. Oprócz otwartości, inne trendy w oprogramowaniu dla sterowania są również dyskutowane, jak szybkie implementacje FPGA, wieloplatformowość HMI oraz projektowanie oparte na modelu (MDD).
2.
Analysis of experimentally obtained data for automated evaluation
Vytautas Bučinskas
Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania
vytautas.bucinskas@vgtu.lt
Streszczenie: Analysis of real systems usually rely on the data from measurement using various sensors and transducers. There are plenty of methods and tools for data analysis, but recently analysis of data performed by blind-eyed machines and skills of data analysis required strict formalization. Control and diagnostics of systems, based on frequency as diagnostic parameter face serious problem. Experimental obtained vibration data spectrum contains wide area of active frequencies and extract actual resonant frequency in real conditions using blind logic. This presentation will reveal problematic and delivers some possible solution as well as successful cases with solution of such task.
3.
Zautomatyzowany montaż astronomiczny wysokiej precyzji
1Krzysztof Kozlowski, 1Dariusz Pazderski, 1Bartlomiej Krysiak, 1Tomasz Jedwabny, 1Joanna Piasek, 2Stanislaw Kozlowski, 1Stefan Brock, 1Dariusz Janiszewski, 1Krzysztof Nowopolski
1Politechnika Poznańska, 2Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN
krzysztof.kozlowski@put.poznan.pl, dariusz.pazderski@put.poznan.pl, bartlomiej.krysiak@gmail.com, tomasz.jedwabny@put.poznan.pl, joanna.z.piasek@doctorate.put.poznan.pl, stan@ncac.torun.pl, Stefan.Brock@put.poznan.pl, Dariusz.Janiszewski@put.poznan.pl, krzysztof.nowopolski@put.poznan.pl
Streszczenie: W artykule omówione zostały pewne wybrane aspekty nowego zautomatyzowanego montażu teleskopowego przeznaczonego do teleskopów klasy 0,5 m. Stanowi on pierwszy montaż teleskopowy zbudowany na gruncie polskiej myśli technicznej. Powstał on w ramach współpracy interdyscyplinarnego zespołu specjalistów reprezentujących dyscyplinę naukową automatyka i robotyka (Politechnika Poznańska) oraz astronomię (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk). W projekcie wykorzystano oprogramowanie CAD do opracowania konstrukcji mechanicznej, jej analizy i optymalizacji. Ponadto zastosowano nowoczesne techniki teorii sterowania układów mechanicznych pozwalające na rozwiązanie trudnych problemów związanych ze zjawiskami fizycznymi występującymi zwłaszcza podczas sterowania montażem w zakresie niskich prędkości kątowych. Powstały montaż astronomiczny umożliwia sterowanie teleskopem z bardzo dużą dokładnością pozycjonowania, większą niż jedna sekunda łuku, oraz pozwala na pracę w szerokim zakresie dostępnych prędkości. Główne przeznaczenie montażu to sterowanie teleskopem dla celów obserwacji gwiazd i satelitów. Omówione zostały elementy mechaniczne i elektryczne montażu oraz układy pomiarowe. Przedstawiony został zaprojektowany algorytm sterowania ruchem, który wykorzystuje metody sterowania odpornego (ADRC). Poprawność zaproponowanego rozwiązania została potwierdzona eksperymentalnie z wykorzystaniem układu sterowania ze sprzężeniem zwrotnym dla zadania śledzenia trajektorii w przestrzeni złączy i przestrzeni zewnętrznej.
4.
Automatyka i sprzężenia zwrotne w biologii i medycynie
Jarosław Śmieja
Instytut Automatyki, Politechnika Śląska
Jaroslaw.Smieja@polsl.pl
Streszczenie: Począwszy od pojedynczej komórki, poprzez populacje komórek, tkanki, aż po całe organizmy, systemy biologiczne wyposażone są w liczne mechanizmy regulacji, oparte na ujemnych i dodatnich sprzężeniach zwrotnych. Znajomość tych sprzężeń jest niezbędna, jeśli chcemy modyfikować biochemczne układy regulacji wewnątrzkomórkowej (w inżynierii genetycznej), oddziaływać na nie w celach terapeutycznych, sterować populacjami komórek (np. w bioreaktorach), bądź projektować sztuczne narządy lub układy wspomagające procesy fizjologiczne. Niniejsza praca porusza trzy aspekty badań na pograniczu automatyki, biologii i medycyny: (a) modelowanie procesów fizjologicznych na poziomie całego organizmu, wspomagające pracę nad sztucznymi narządami; (b) wykorzystanie metod sterowania optymalnego do projektowania protokołów terapii antynowotworowych oraz (c) wykorzystanie metod symulacji i analizy złożonych układów ze sprzężeniami zwrotnymi do identyfikacji mechanizmów regulujących procesy wewnątrzkomórkowe i poszerzenia wiedzy w tym zakresie.
5.
Struktury grafowe z wagami odpowiadające jednowymiarowym układom niecałkowitego rzędu
Konrad Markowski
Politechnika Warszawska
Konrad.Markowski@ee.pw.edu.pl
Streszczenie: W wyniku badań i symulacji numerycznych w pracy podano pierwszą klasyfikację struktur grafowych odpowiadających układom jednowymiarowym ciągłym i dyskretnym ułamkowego rzędu. Pokazano że struktury grafu mogą być podzielone na trzy klasy K1, K2 i K3. Dodatkowo wprowadzono podział struktur grafowych, oznaczonych jako IO1 oraz IO2, ze względu na zależność wejściowo-wyjściową. Należy podkreślić, iż zaproponowany podział struktur grafowych na klasy pozwala w łatwiejszy sposób wyznaczyć realizację układów dynamicznych w postaci zbioru rozwiązań jako trójki (A,B,C). Przedstawione rozważania zostały zilustrowane przykładami numerycznymi.
6.
Realizacja ciągłych układów deskryptorowych niecałkowitego rzędu składających się z części ściśle właściwej i wielomianowej
Konrad Markowski
Politechnika Warszawska
Konrad.Markowski@ee.pw.edu.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono metodę wyznaczania realizacji jednowymiarowych ciągłych układów deskryptorowych niecałkowitego rzędu. Zaproponowana metoda bazuje na wydzieleniu w funkcji wielomianowej opisującej układ deskryptorowy części ściśle właściwej i wielomianowej. Dla zaproponowanej metody przedstawiono algorytm bazujący na teorii wielowymiarowych grafów skierowanych oddziaływań. W wyniku działania algorytmu zostaną wyznaczone zbiory rozwiązań w postaci par macierzy (E,A,B,C). Zaproponowaną metodę zilustrowano za pomocą przykładu numerycznego.
7.
Sterowanie z minimalną energią oraz osiągalność układów ciągłych o prostokątnych wymuszeniach.
Krzysztof Rogowski
Politechnika Białostocka
k.rogowski@pb.edu.pl
Streszczenie: W niniejszej pracy rozważany jest problem osiągalności układów ciągłych o prostokątnych wymuszeniach. Podano warunki konieczne i wystarczające istnienia takiej klasy wymuszeń by doprowadzić układ z zerowych warunków początkowych do zadanych warunków końcowych. Podano metodę wyznaczania tego rodzaju wymuszeń. Następnie rozpatrzono problem sterowania z minimalną energią. Wykorzystując całkowy wskaźnik jakości pokazano, że istnieje wymuszenie minimalizujące energię sygnału sterującego. Rozważania zilustrowano przykładem numerycznym obwodu elektrycznego o prostokątnym kształcie napięć źródeł zasilających.
8.
Normalne ułamkowe dodatnie liniowe układy i obwody elektryczne
Tadeusz Kaczorek
Politechnika Białostocka
kaczorek@isep.pw.edu.pl
Streszczenie: Przedstawiony zostanie opis obwodów elektrycznych dodatnich normalnych niecałkowitego rzędu oraz przebadane zostaną niektóre ich właściwości. Zaproponowane zostaną nowe postacie macierzy stanu układów i obwodów elektrycznych dodatnich niecałkowitego rzędu oraz przedstawiona zostanie analiza ich właściwości. Przedyskutowane zostanie zagadnienie usuwanie zer i biegunów z transmitancji dodatnich układów niecałkowitego rzędu. Zostanie wykazane, że dodatni obwód elektryczny niecałkowitego rzędu o diagonalnej macierzy stanu jest normalny dla wszystkich wartości rezystancji, indukcyjności i pojemności.
9.
Macierze transmitancji operatorowych dodatnich deskryptorowych układów ciągłych o dodatnich współczynnikach
Tadeusz Kaczorek, Lukasz Sajewski
Politechnika Białostocka
kaczorek@ee.pw.edu.pl, l.sajewski@pb.edu.pl
Streszczenie: Analizowane będą dodatnie deskryptorowe układy ciągłe o macierzach transmitancji operatorowej posiadających tylko dodatnie współczynniki. Zostanie wykazane, że jeżeli dodatni układ deskryptorowy jest stabilny asymptotycznie, wtedy jego macierz transmitancji posiada tylko dodatnie współczynniki. Sformułowane oraz rozwiązane zostanie zadanie znajdowania realizacji dodatniej dla układów deskryptorowych. Rozważania zostaną zilustrowane przykładami numerycznymi.
10.
Dyskretny, ułamkowy regulator redukcyjny. Część I: idea i testy symulacyjne
Krzysztof Oprzędkiewicz, Łukasz Więckowski, Maciej Podsiadło
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
kop@agh.edu.pl, wieckow@agh.edu.pl, podsiadlomaciek5@gmail.com
Streszczenie: W referacie zaprezentowano propozycję regulatora redukcyjnego ułamkowego rzędu, dedykowanego do sterowania obiektami inercyjnymi wysokiego rzędu. Regulator jest zbudowany w oparciu o transmitancję hybrydową obiektu. Testy symulacyjne wykazały, że proponowany regulator zapewnia lepszą jakość regulacji w sensie przeregulowania i czasu regulacji niż typowy regulator PID.
11.
Dyskretny ułamkowy regulator redukcyjny. Część II: implementacja na PLC.
Krzysztof Oprzędkiewicz, Łukasz Więckowski, Maciej Podsiadło
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
kop@agh.edu.pl, wieckow@agh.edu.pl, podsiadlomaciek5@gmail.com
Streszczenie: W pracy przedstawiono implementację regulatora redukcyjnego ułamkowego rzędu na sterowniku PLC. Proponowany przez autorów regulator redukcyjny bazuje na transmitancji hybrydowej obiektu wysokiego rzędu. Implementacja została zbudowana na sterownik SIEMENS S7 1500 z wykorzystaniem podejścia obiektowego zalecanego w normie 61131. Wyniki testów na rzeczywistym systemie sterowania są zbieżne z wynikami symulacyjnymi. Proponowany regulator zapewnia lepszą jakość regulacji w sensie przeregulowania i czasu regulacji, niż typowy regulator PID.
12.
Identyfikacja modelu transmitancji operatorowej obiektu cieplnego z wykorzystaniem algorytmów inspirowanych biologicznie.
Klaudia Dziedzic
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
klaudia.dziedzic04@gmail.com
Streszczenie: W artykule przedstawiono identyfikację niecałkowitego modelu rzędu dla procesu wymiany ciepła za pomocą algorytmu optymalizacji rojem cząstek (PSO), algorytmu optymalizacji rojem karaluchów (CSO), algorytmu optymalizacji szarego wilka (GWO) i funkcji fminsearch. Na początku omówione zostały systemy ułamkowego rzędu. Następnie przygotowano przegląd indywidualnych metod optymalizacji. Przeprowadzono symulacje dla wszystkich wykorzystanych algorytmów.
13.
Opracowanie struktury automatycznego systemu sterowania wykorzystującego techniki tensorowe dla stacji dyfuzyjnej
1Viktor Sidletskyi, 2Igor Korobiichuk, 1Anatolii Ladaniuk, 1Ihor Elperin, 3Katarzyna Rzeplińska-Rykała
1National University of Food Technologies, Ukraine, 2Politechnika Warszawska, 3Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
vmsidletskiy@gmail.com, kiv_Igor@list.ru, ladanyuk@ukr.net, elperin@ukr.net, krykala@piap.pl
Streszczenie: W nowoczesnych systemach automatyzacji podczas kontroli wykorzystywane są przewidywane wartości otrzymane z modeli, a wynik efektywności przedsiębiorstwa będzie zależał od adekwatności opracowanego modelu matematycznego. Jeśli model matematyczny zostanie sformułowany w formie tensora, wówczas powstaje warunek wstępny, że model będzie opisywał proces w odpowiedni sposób. W niniejszym artykule przedstawiony opracowany model tensorowy dla kompleksu chłodzenia cukru i jego zastosowania na przykładzie schematu strukturalnego systemu sterowania. Ten schemat strukturalny systemu zarządzania składa się z sześciu głównych komponentów. Na pierwszym promieniu wektorów (wartości wejściowe i regulowane) są tworzone. W drugim i trzecim etapie obliczane są tensory, które matematycznie opisują połączenie między wejściowym i wyjściowym parametrem układu sterowania. W czwartym kroku sygnał niespójności jest obliczany we współrzędnych lokalnych i współczynnikach regulatora. Na piątej i szóstej wartości są obliczane sygnały sterujące w lokalnych współrzędnych. Takie podejście pozwala obliczyć wartości kontrolne w celu poprawy wszystkich wskaźników wydajności technologicznej.
14.
Systemy kontroli za pomocy siec neuronowych dla obiektów okresowego działania z nieliniowymi programami czasowymi
1Victor Tregub, 2Igor Korobiichuk, 1Oleh Klymenko, 1Alena Byrchenko, 3Katarzyna Rzeplińska-Rykała
1National University of Food Technologies, Ukraine, 2Politechnika Warszawska, 3Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
tregubvg70@gmail.com, kiv_Igor@list.ru, frank._.s@ukr.net, byrchenko@ukr.net, krykala@piap.pl
Streszczenie: Badania poświęcone są opracowywaniu i porównywaniu układów jednokierunkowych i kombinowanych systemów automatycznego sterowania (ACS), a także połączonych systemów ACS z urządzeniami logicznymi i ACS z kontrolerem sieci neuronowej do sterowania programami okresowych urządzeń sterujących. Skuteczność wymienionych systemów została oceniona poprzez dokładność implementacji programów czasowych z nieliniowymi rozkładami w różnych wariantach przejścia z jednej sekcji do drugiej.
15.
Problem optymalnej strategii kontroli minimax obiektów o parametrach rozproszonych
1Igor Korobiichuk, 2Oleksey Lobok, 2Boris Goncharenko, 2Natalya Savitskaya, 3Marina Sych, 4Larisa Vihrova
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2National University of Food Technologies, Ukraine, 3National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 4Central Ukrainian National Technical University, Ukraine
kiv_Igor@list.ru, apl_apl@ukr.net, goncharenkobn@i.ua, savitskanm@ukr.net, marina.sych@ukr.net, vihrovalg@ukr.net
Streszczenie: Rozwiązany został problem syntezy sterowania minimax dla obiektów opisywanych przez dwuwymiarowe równanie przewodnictwa cieplnego typu parabolicznego. Zakłada się, że obiekt kontrolny działa w warunkach niepewności, a zakłócenia działające na obiekt należą do danej hiperlipsoidy. Problem budowy regulatora w stanie obiektu dla przypadków punktowej i ruchomej kontroli granicznej rozpatrywany jest zgodnie z kryterium jakościowo-kwadratowym. W pracy po raz pierwszy zastosowano podejście minimax do sterowania obiektami opisanymi przez dwuwymiarowe równanie przewodnictwa cieplnego typu parabolicznego; rozważane są teoretyczne pozycje syntezy regulatorów minimax dla przypadków granicznych (punktowych) i ruchomych regulatorów. Opracowano algorytmiczne oprogramowanie, które pozwala symulować dynamikę skonstruowanych regulatorów minimax i śledzić odpowiednie przejściowe procesy.
16.
Problem adaptacji systemu diagnostycznego do ochrony przemysłowych systemów sterowania przed cyberzagrożeniami
Paweł Wnuk, Jan Maciej Kościelny, Michał Syfert, Piotr Ciepiela
Politechnika Warszawska
p.wnuk@mchtr.pw.edu.pl, jmk@mchtr.pw.edu.pl, m.syfert@mchtr.pw.edu.pl, piotr.ciepiela@gmail.com
Streszczenie: Artykuł omawia zagadnienia związane z dostosowaniem systemów diagnostycznych do ochrony systemów sterowania przed cyberzagrożeniami. Przedstawiono typowe zagrożenia cybernetyczne dla przemysłowych systemów sterowania, wraz z krótkim opisem przykładowych ataków. Omówiono potencjalne konsekwencje ataku na nadzorowane instalacje, jak i zachowanie operatorów. Pokazano podatności systemów sterowania na na ataki, wraz z dyskusją różnic między systemami sterowania a systemami IT ogólnego przeznaczenia. Omówiono trzy główne grupy metod ochrony systemów ICS, wraz z pokazaniem ich silnych i słabych stron. Istotną częścią pracy jest propozycja zmiany struktury systemu diagnostycznego tak, by było możliwe lepsze wykrywanie ataków, i ich odróżnianie od uszkodzeń.
17.
Bezprzewodowy protokół niskiej mocy dla urządzeń IoT z wykorzystaniem mechanizmu CSMA / CA
Tymoteusz Lindner, Daniel Wyrwał, Arkadiusz Kubacki
Politechnika Poznańska
tymoteusz.lindner@put.poznan.pl, daniel.wyrwal@put.poznan.pl, arkadiusz.kubacki@put.poznan.pl
Streszczenie: Autorzy proponują rozwiązanie w zakresie komunikacji dla urządzeń wbudowanych małej mocy dla systemów składających się z wielu nadajników małej mocy i jednego odbiornika. Nadajnik jest zasilany z baterii i działa w pętli: uruchom program, wyślij dane, przejdź do trybu uśpienia. Komunikacja oparta jest na paśmie ISM o częstotliwości 868 Mhz. Szacowany czas pracy nadajnika na jednej baterii wynosi 12 lat, przy średnim natężeniu prądu około 2uA w trybie uśpienia. Komunikacja pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem jest jednostronna. Nadajnik nie otrzymuje żadnego potwierdzenia czy odbiornik otrzymał pakiet danych, ze względu na zmniejszenie zużycia energii przez nadajnik. Aby uniknąć utraconych pakietów, autorzy zastosowali mechanizm CSMA / CA (Carrier-sense multiple access with collision avoidance). Mechanizm CSMA / CA ma na celu sprawdzenie czy kanał jest wolny przed wysłaniem danych. Jeśli kanał jest wolny, dane zostają wysłane
18.
Zagnieżdżony model NARIMA kolumny destylacji atmosferycznej
Michał Falkowski, Paweł Domański
Politechnika Warszawska
michal.falkowski1@gmail.com, p.domanski@ia.pw.edu.pl
Streszczenie: Atmosferyczna kolumna destylacyjna odgrywa bardzo ważną rolę w przetwarzaniu ropy naftowej. Jest to proces wielowymiarowy, silnie nieliniowy. Jego działanie i właściwa kontrola wpływają istotnie na ogólną wydajność rafinerii. W literaturze można znaleźć kilka artykułów opisujących modelowanie kolumn z pełnym spektrum podejść od modeli podstawowych aż do modeli regresyjnych typu „czarna skrzynka”. Przedstawiony model skłąda się z kolejnych sekcji w związku zastosowaną technologią. Każda sekcja jest modelowana jako zagnieżdżony model NARIMA. Ta metodologia została wcześniej przetestowana w kilku innych procesach chmicznych. W tym przypadku jest rozszerzona o dekompozycję i koordynację kolejnych podmodeli. Taka struktura umożliwia uzyskanie nieliniowego modelu procesu o jasnym znaczeniu technologicznym wszystkich rozpatrywanych elementów. Ponadto, model ten może być bezpośrednio stosowany w procesie projektowania sterowania. Procedurę zilustrowano rzeczywistymi danymi pochodzącymi z instalacji przemysłowej.
19.
Nowe metody sterowania automatyczną pracą węzłów elektroenergetycznych w zakresie regulacji napięcia, mocy biernej i sterowania przepływem mocy czynnej
Piotr Kolendo
Instytut Energetyki Oddział Gdańsk
p.kolendo@ien.gda.pl
Streszczenie: Układy regulacji rupowej (ARNE/ARST) używane są do automatycznej regulacji napięcia, mocy biernej oraz sterowania przepływem mocy czynnej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym (KSE). Układy te stosowane są od lat 90, jednakże ze względu na stale rozbudowującą się sieć elektroenergetyczną oraz nowe wymagania stawiane układom automayki, zachodzi konieczność opracowania nowych rozwiązań i metod sterowania w tych systemach. Warunki regulacji automatycznej dla węzłów elektroenergetycznych są silnie zależne od wymagań Operatorów Sieci przesyłowej (OSP) w każdym kraju, dlategoteż rozwiązania przedstawione w artykule będą odpowiednie dla polskiego systemu. Artykuł opisuje rozwiązania dla złożonego węzłą elektroenergetycznego, dla którego automatyka była opracowywana w sposó indywidualny. Na podstawie rozwiązań dla tego węzła przestawiono nowości w metodach sterowania układów regulacji grupowej np. algorytmy sterowania przesuwnikami fazowymi, koordynacja pracy transformatorów blokowych z generatorami, jak również sterowanie przepływem mocy czynnej/biernej zakładu przemysłowego z zachowaniem prawidłowej wartości kąta mocy. Metody sterowania zaprezentowane w artykule zostały wdrożone na obiektach przemysłowych. Weryfikacja poprawności pracy algorytmów została przedstawiona na podstawie pomiarów z tychże obiektów.
20.
System diagnostyczny pozostałej żywotności łożysk kulowych
Bogdan Lipiec, Marcin Witczak
Uniwersytet Zielonogórski
b.lipiec@issi.uz.zgora.pl, m.witczak@issi.uz.zgora.pl
Streszczenie: W pracy została przeprowadzona aproksymacja pozostałej żywotności łożysk kulowych z 2012 Data Challenge. Dane zostały pozyskane za pomocą platformy PRONOSTIA zbudowanej na potrzeby IEEE Data Challenge. Jest to bardzo istotne w przemyśle oraz jest głównym aspektem prac serwisowych. Wykorzystywane dane pochodziły z zestawu uczącego. Wszystkie operacje zostały przeprowadzone za pomocą środowiska Matlab. Aproksymacja miała na celu przedstawienie punktu krytycznego pracy łożyska z wyprzedzeniem. Dane do aproksymacji zostały poddane obróbce za pomocą kurtozy i średniej kwadratowej
21.
Uniwersalny moduł akwizycji danych PIAP-UDAM dla PRZEMYSŁU4.0 w rolnictwie
Roman Szewczyk, Oleg Petruk, Marcin Kamiński, Rafał Kłoda, Jan Piwiński, Wojciech Winiarski, Anna Stańczyk, Jakub Szałatkiewicz
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
rszewczyk@piap.pl, opetruk@piap.pl, mkaminski@piap.pl, rkloda@piap.pl, jpiwinski@piap.pl, wwiniarski@piap.pl, astanczyk@piap.pl, jszalatkiewicz@piap.pl
Streszczenie: W referacie przedstawiono koncepcję uniwersalnego systemu zarządzania produkcją rolną zgodnie z ideą PRZEMYSŁU4.0 oraz wykorzystującego rozwiązania Internetu Rzeczy. Opracowany system, który zostanie wdrożony w Polsce i w Izraelu, obejmie warstwy wspomagania podejmowania decyzji, przetwarzania danych, gromadzenia danych oraz warstwę sensorową. Kluczowym czynnikiem decydującym o powodzeniu wdrożenia systemu jest zapewnienie skutecznej akwizycji danych. Dlatego w referacie opisano konstrukcję uniwersalnego modułu akwizycji danych PIAP-UDAM oraz przykład rozwiązania w zakresie monitorowania poziomu w zbiornikach płynnego nawozu.
22.
Monitoring technologiczny w zarządzaniu instalacją destylacyjno-rektyfikacyjną
1Vasii Kyshenko, 2Igor Korobiichuk, 3Katarzyna Rzeplińska-Rykała
1National University of Food Technologies, Ukraine, 2Politechnika Warszawska, 3Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
vdk.nuft@gmail.com, kiv_Igor@list.ru, krykala@piap.pl
Streszczenie: Analizę szeregów czasowych zmiennych procesowych przeprowadzono metodami nieliniowej dynamiki, która pozwoliła na określenie wartości losowości, które są oparte na głębokości prognozy obiektu. Filtrowanie szeregów czasowych uzyskano eksperymentalnie, za pomocą analizy wavelet. Zdefiniowano fraktalne właściwości chaotycznego przesyłąnia informacji, parametrów korelacji i Hursta. Określono intensywność wpływu wartości parametru technologicznego na proces z wykorzystaniem map Kohonena.
23.
Badania stanowiskowe silnika Honda NHX 110 zasilanego paliwami alternatywnymi: studium przypadku
Adrian Chmielewski, Krzysztof Bogdziński, Robert Gumiński, Artur Małecki, Tomasz Mydłowski, Jacek Dybała
Politechnika Warszawska
a.chmielewski@mechatronika.net.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl, robert.guminski@pw.edu.pl, a.malecki85@gmail.com, t.mydlowski@mechatronika.net.pl, jacek.dybala@pw.edu.pl
Streszczenie: W pracy zaprezentowano badania silnika Honda NHX 110. Silnik spalinowy zasilany był m.in: RON95 oraz paliwami alternatywnymi: metanolem, etanolem oraz butanolem. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla różnych kątów wyprzedzenia zapłonu na autorskim stanowisku hamownianym. Badania przeprowadzono dla kilkuset cykli roboczych przy pełnym obciążeniu silnika oraz w pełni otwartej przepustnicy (silnik pracował jako źródło generacji rozproszonej). W niniejszej pracy przedstawiono wpływ zmiany kąta wyprzedzenia zapłonu na wartość pracy indykowanej, mocy mechanicznej, mocy elektrycznej oraz momentu uzyskiwanego przez silnik. Ponadto w pracy przedstawiono wpływ zmiany kąta wyprzedzenia zapłonu na emisję NOx oraz HC.
24.
Estymacja napięcia baterii z wykorzystaniem rekurencyjnej sieci neuronowej typu NARX
Adrian Chmielewski, Jakub Możaryn, Piotr Piórkowski, Krzysztof Bogdziński
Politechnika Warszawska
a.chmielewski@mechatronika.net.pl, J.Mozaryn@mchtr.pw.edu.pl, piotr.piorkowski@simr.pw.edu.pl, k.bogdzinski@mechatronika.net.pl
Streszczenie: W pracy zaprezentowano estymację napięcia na zaciskach akumulatora w wybranych cyklach ładowania/rozładowania. Do estymacji sygnałów wykorzystano sieć neuronową typu NARX opartą na rekurencyjnych sieciach neuronowych. Badania przeprowadzono dla 40 kolejnych cykli obciążeniowych. Dane eksperymentalne posłużyły do uczenia oraz trenowania sieci neuronowej. W pracy zaprezentowano także wyniki identyfikacji parametrów modelu dwuoczkowego dla stopnia naładowania wynoszącego 0.25.
25.
Badania symulatora fal i hydraulicznej aktywnej kompensacji falowania
Arkadiusz Jakubowski, Arkadiusz Kubacki
Politechnika Poznańska
arkadiusz.z.jakubowski@doctorate.put.poznan.pl, arkadiusz.j.kubacki@doctorate.put.poznan.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono rozwój zaprojektowanego symulatora fal oraz systemu hydraulicznej aktywnej kompensacji falowania. System składa się z ruchomej platformy o dwóch stopniach swobody i silnika hydraulicznego, który służy do kompensacji fal morskich. Platforma ruchu służy do symulacji efektów falowych, podczas gdy silnik hydrauliczny jest sterowany przez kontroler. Autorzy zastosowali czujnik AHRS do pomiaru rzeczywistej pozycji stalowego obciążnika, który jest zamontowany na końcu stalowej linki. W czujniku AHRS zabudowany jest akcelerometr, żyroskop i magnetometr. Ponadto Autorzy zastosowali dwa laserowe czujniki przemieszczenia do pomiaru pozycji stalowego obciążnika w dwóch osiach. Wykonany test obejmował skokową reakcję silnika hydraulicznego dla różnych typów sygnałów pochodzących z platformy ruchowej i zmierzoną pozycję stalowego za pomocą laserowych czujników przemieszczenia i czujnika AHRS.
26.
Optymalny Według Metody Najmniejszych Kwadratów Filtr SOI ze Zminimalizowanym Przesunięciem Fazowym
Mateusz Saków
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
mateusz.sakow@zut.edu.pl
Streszczenie: Problem znaczącego przesunięcia fazowego w zamkniętej pętli sterowania stwarza wiele nieudogodnień dla współczesnej teorii sterowania. Jednym z nich jest utrata szybkości, a zatem i sprawności działania całego systemu, gdy wykorzystuje się filtry na wyjściu sygnałowym. W tej pracy, przedstawiono opis nowej metody wyznaczania wag filtra o skończonej odpowiedzi impulsowej (SOI). Głównym celem metody jest minimalizacja przesunięcia fazowego zaimplementowanego filtra. Zaproponowany filtr w teorii dopasowuje zdefiniowany wielomian do asymetrycznego zbioru danych. W tym przypadku, najbliższe próbki sygnału pobierane są wyłącznie z przeszłości filtrowanego wektora danych. Ta cecha, pozwala na znaczące zredukowanie przesunięcia fazowego wprowadzanego przez filtr, w szczególności dla niskiego przedziału częstotliwości filtrowanego sygnału. Z tego względu, zaproponowany filtr może być zaimplementowany bezpośrednio w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego i nie spowoduje utraty szybkości działania systemu.
27.
Projektowanie Filtra Różnicowego SOI ze Zminimalizowanym Przesunięciem Fazowym
Mateusz Saków
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
mateusz.sakow@zut.edu.pl
Streszczenie: Wyznaczanie pochodnych w czasie rzeczywisty ze zminimalizowanym przesunięciem fazowym jest znanym problemem przy projektowaniu układów sterowania. Gdy zostanie wykorzystany filtr z liniowym przesunięciem fazowym na wyjściu sygnałowym systemu, obserwowalna jest utrata szybkości działania systemu wraz ze wzrostem przesunięcia fazowego tego filtra. W tej pracy, przedstawiono opis nowej metody wyznaczania wag filtra różnicowego o skończonej odpowiedzi impulsowej (SOI). Głównym celem metody jest minimalizacja przesunięcia fazowego zaimplementowanego filtra różnicowego wewnątrz układu sterowania. Zaproponowany filtr różnicowy SOI, w teorii dopasowuje zdefiniowany wielomian do asymetrycznego zbioru danych, a następnie wylicza sumę ważoną na podstawie jego parametrów. W tym przypadku, najbliższe próbki sygnału pobierane są wyłącznie z przeszłości różnicowanego wektora danych. Ta cecha, pozwala na znaczące zredukowanie przesunięcia fazowego wprowadzanego przez różnicowanie, w szczególności dla niskiego przedziału częstotliwości sygnału. Z tego względu, zaproponowany filtr może być zaimplementowany bezpośrednio w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego i nie spowoduje utraty szybkości działania systemu, a dodatkowo doprowadzi do lokalnie optymalnie wyznaczonej wartości pochodnej według metody najmniejszych kwadratów.
28.
Planowanie misji bezzałogowych statków powietrznych w warunkach zmiennej pogody i ograniczonej energii.
1Amila Thibbotuwawa, 1Peter Nielsen, 2Grzegorz Bocewicz, 2Zbigniew Banszak
1Aalborg University, Denmark, 2Politechnika Koszalińska
amila@mp.aau.dk, peter@mp.aau.dk, bocewicz@ie.tu.koszalin.pl, Zbigniew.Banaszak@tu.koszalin.pl
Streszczenie: Problemy planowania misji floty bezzałogowych statków powietrznych (UAV) są przedmiotem intensywnych badań. Ich korzenie sięgają znanych w literaturze problemów marszrutyzacji i planowania UAV. Rosnące oczekiwania związane z zastosowaniami UAV w obszarach transportu realizowanego w warunkach zewnętrznych, zmuszają do rozważenia aspektów, takich jak prognoza pogody i zużycie energii. W tym kontekście badania te dotyczą budowy modelu deklaratywnego umożliwiającego analizę zależności pomiędzy strukturą danej sieci transportowej a zachowaniem floty UAV. Ze względu na charakter diofantyczny rozpatrywanego modelu, główne pytanie dotyczy możliwości istnienia rozwiązania dopuszczalnego. Przedstawiony przykład ilustruje podejście prowadzące do wyznaczenia warunków spełnienie, których gwarantuje istnienie tego typu rozwiązań .
29.
Infrastruktura systemu kontroli ruchu drogowego w inteligentnych miastach opartego o RFID
Bartosz Pawłowicz, Mateusz Salach, Bartosz Trybus
Politechnika Rzeszowska
barpaw@prz.edu.pl, m.salach@prz.edu.pl, btrybus@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: Opierając się na koncepcji rozwoju miast odnoszących się do inteligentnych miast 2.0, publikacja prezentuje możliwości oferowane przez współczesną infrastrukturę miejską w zakresie inteligentnych systemów kontroli ruchu drogowego. W szczególności odnosi się do algorytmów optymalnego planowania ruchu drogowego oraz szybkiej reakcji na sytuacje awaryjne. Wykorzystując technikę RFID omawiane są różne scenariusze w celu poprawy ruchu drogowego. Poprzez RFID możliwe jest kontrolowanie dostępu do terenów objętych zakazem wjazdów w tym centra miast, tereny dostępne tylko dla specjalnych pojazdów czy pojazdów spełniających wymagane wymogi środowiskowe. Ważną nowością jest rozwiązanie wykorzystujące czytniki RFID instalowane w pojazdach a nie tylko w drogach. Hybrydowe rozwiązanie mogące być użyte w okresie przejściowym jest także zaprezentowane.
30.
Algorytm Nadążnego Sekwencjonowania dla Problemu Sekwencjonowania Samochodów 4.0
Sara Bysko, Jolanta Krystek
Politechnika Śląska w Gliwicach
sara.alszer@polsl.pl, jolanta.krystek@polsl.pl
Streszczenie: Problem skutecznego sekwencjonowania karoserii na wydziale lakierni wynika ze specyfiki samego procesu produkcyjnego oraz ze struktury linii produkcyjnej. Sekwencjonowanie karoserii przeznaczonych do lakierowania jest uzasadnione względami ekonomicznymi. W artykule opisano nową koncepcję tego problemu – Car Sequencing Problem 4.0, uwzględniającą rzeczywistą strukturę wydziału lakierni z występującymi tam buforami. Głównym celem badań jest minimalizacja liczby kosztownych przezbrojeń wynikających wyłącznie ze zmiany kolorów. Każda zmiana koloru związana jest z koniecznością czyszczenia układu lakierniczego, stratą farby i przezbrojeniem dyszy, co zwiększa koszty produkcji. Należy dążyć do synchronizacji przezbrojeń wynikających ze zmiany koloru z okresowym, wymuszonym przez wymagania technologiczne, czyszczeniem dysz. Są one wykonywane są w celu zapewnienia właściwiej jakości procesu lakierowania. Artykuł przedstawia Algorytm Nadążnego Sekwencjonowania wykorzystywany w celu rozwiązania zaproponowanego problemu CSP 4.0. Celem przeprowadzonych badań była weryfikacja wpływu okresu czyszczeń periodycznych na efektywność zaproponowanego algorytmu.
31.
Optymalizacja problemów z ograniczeniami przy wykorzystaniu danych
Jarosław Wikarek, Paweł Sitek
Politechnika Świętokrzyska
j.wikarek@tu.kielce.pl, sitek@tu.kielce.pl
Streszczenie: Wiele problemów występujących w produkcji, transporcie, łańcuchach dostaw oraz problemach życia codziennego można sformułować w postaci constraint optimization problems (COPs). Najczęściej są to zagadnienia związane z planowaniem i harmonogramowaniem, rozdziałem zasobów, doborem floty transportowej, optymalizacją tras i sieci, konfiguracją maszyn i systemów wytwarzania, układaniem planu zajęć itp. W ogromnej większości są to problemy dyskretne o naturze kombinatorycznej. Istotnymi trudnościami przy modelowaniu i rozwiązywaniu COPs są zwykle duże rozmiary rzeczywistych problemów, co przekłada się na dużą liczbę zmiennych i ograniczeń oraz duża złożoność obliczeniowa (zwykle są to problemy NP-trudne). W artykule zaproponowano podejście data-driven, które umożliwia znaczącą redukcję rozmiarów modelowanych problemów a w konsekwencji możliwość rozwiązywania w akceptowalnych czasie wielu rzeczywistych problemów.
32.
Reprezentacja systemów robotycznych za pomocą hierarchicznych sieci Petriego
Maksym Figat, Cezary Zielinski
Politechnika Warszawska
maksym.figat44@gmail.com, C.Zielinski@ia.pw.edu.pl
Streszczenie: Artykuł przedstawia holistyczną metodykę specyfikowania systemów robotycznych uwzględniającą zarówno strukturę systemu oraz jego działanie. Metodyka ta wykorzystuje pojęcie agenta upostaciowionego. Każdy agent dekomponowany jest na zestaw kooperujących podsystemów. W naszym poprzednim podejściu aktywności podsystemów określane były za pomocą hierarchicznych automatów skończonych (ang. Hierarchical Finite State Machines, HFSM). Natomiast podejście to pomijało na etapie specyfikacji określenie sposobu komunikacji między podsystemami. W artykule przedstawiono hierarchiczną sieć Petriego (ang. Hierarchical Petri Net), jako alternatywne narzędzie modelowania działania systemu robotycznego. HPN można otrzymać częściowo poprzez transformację z HFSM. Wynikowa HPN składa się z trzech warstw: podsystemu, zachowania oraz komunikacji. Zaproponowana w artykule metodyka, oparta na HPN, nie tylko systematyczne i całościowo organizuje proces projektowania systemu robotycznego, ale również wprowadza kompleksowy opis działających równolegle podsystemów. Opracowana specyfikacja wyrażona za pomocą HPN może być wykorzystana do automatycznego wygenerowania kodu sterownika robota.
33.
Ocena wydajności teleoperacji wykorzystyjącej gogle do wirtualnej rzeczywistości
Mateusz Maciaś, Adam Dąbrowski, Jan Fraś, Michał Karczewski, Sławomir Puchalski, Sebastian Tabaka, Piotr Jaroszek
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
mmacias@piap.pl, adabrowski@piap.pl, jfras@piap.pl, , spuchalski@piap.pl, , pjaroszek@piap.pl
Streszczenie: Wraz ze wzrostem popularności technologii związanych z wirtualną rzeczywistością, można także oczekiwać wzrostu liczby zastosowań. Okulary rzeczywistości wirtualnej zaczynają pomału znajdować zastosowania w interfejsach człowiek maszyna dedykowanych do sterowania robotami. W tym artykule, mierzymy i oceniamy wpływ jakie te urządzenia mogą mieć na wydajność zwykłych zadań wykonywanych w teloperacji, takich jak jazda, obserwacja czy manipulacja. W trakcie naszych prac, dwa roboty i siedemnastu operatorów wykonywało pięć różnych zadań stosując dwa interfejsy użytkownika: tradycyjny i taki zbudowany w oparciu o gogle wirtualnej rzeczywistości.
34.
System czasu rzeczywistego do mapowania 3D z wykorzystaniem odometrii wizyjno-inercyjnej i lokalizacji w mapie zajętości
1Jacek Szklarski, 2Cezary Ziemiecki, 2Jacek Szałtys, 2Marian Ostrowski
1Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, 2Invenco Sp. z o.o.
jszklar@ippt.gov.pl, cezary.ziemiecki@invenco.pl, jacek.szaltys@invenco.pl, marian.ostrowski@invenco.pl
Streszczenie: Wyniki badań pokazują, że pomiary wizyjne i inercyjne mogą być efektywnym i dokładnym źródłem odometrii jeśli zostaną przetworzone przez najnowocześniejsze algorytmy. Jedną z korzyści z zastosowania takiego podejścia są krótkie czasy reakcji, nawet jeśli oprogramowanie jest uruchomione na komputerze pokładowym małego, bezzałogowego statku powietrznego (MAV). Niemniej jednak, w zależności od konkretnych warunków środowiskowych i rodzajów dynamiki pojazdu, ten rodzaj odometrii jest podatny na dryf lub nawet niestabilności. W niniejszej pracy pokazano jak sprzęgnąć taką odometrię z probabilistycznymi mapami zajętości, zachowując wysoką częstość aktualizacji pozy. Ma to szczególne znaczenie przy kontroli wysoce dynamicznych systemów MAV przy obliczeniach realizowanych na pokładzie.
35.
Zunifikowane adaptery interoperacyjności CAMELOT dla istniejących bezzałogowych systemów Dowodzenia i Kontroli
1Jan Piwiński, 1Rafał Kłoda, 1Mateusz Maciaś, 2Francisco Pérez
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Universitat Politècnica de València, Spain
jpiwinski@piap.pl, rkloda@piap.pl, mmacias@piap.pl, frapecar@upvnet.upv.es
Streszczenie: W niniejszym artykule przedstawiamy założenia struktury CAMELOT, której celem jest zapewnienie bezproblemowego współdziałania z każdą platformą z domeny UxV, za pomocą jednego standardu dla formatów komunikatów i protokołów danych, bez konieczności przeprojektowywania istniejących protokołów i architektur systemowych. Rezultatem projektu będzie doprowadzenie do jednego zunifikowanego standardu, który można zastosować do rozwoju wszystkich typów systemów bezzałogowych w przyszłości. Struktura zaimplementowana podczas projektu CAMELOT, będzie obejmować różne moduły usług do: sterowania operacjami w infrastrukturze Dowodzenia i Kontroli (Command Control C2) oraz, do zarządzania danymi i do prowadzenia analiz, do obsługi komunikacji i łączności sieciowej oraz do zapewnienia interfejsów dla systemów zewnętrznych.
36.
Optymalne strojenie parametrów regulatora wysokości bezzałogowego statku powietrznego przy użyciu metody uczenia iteracyjnego
Wojciech Giernacki
Politechnika Poznańska
Wojciech.Giernacki@put.poznan.pl
Streszczenie: Dynamikę i stabilizację lotu wielowirnikowego bezzałogowego statku powietrznego (BSP) można kształtować poprzez odpowiednie mechanizmy strojenia parametrów jego regulatorów pozycji i orientacji. W artykule uwaga skupiona jest na stałoparametrowym regulatorze wysokości. Jego nastawy można stroić optymalnie i automatycznie zgodnie z oczekiwanym kryterium, a proces poszukiwania nastaw ma miejsce w trakcie krótkotrwałego lotu BSP. W tym celu proponuje się użyć metodę samostrojenia opartą na technice sznurowania i optymalizacji zerowego rzędu przy użyciu algorytmu liczb Fibonacciego. W pracy przedstawiono teoretyczne podstawy proponowanej metody oraz omówienie wyników przeprowadzonych eksperymentów symulacyjnych dla przykładowego modelu czterowirniowca.
37.
Zastosowanie siłowego sprzężenia zwrotnego do sterowania robotem podczas wiercenia
1Marcin Chciuk, 2Andrzej Milecki
1Uniwersytet Zielonogórski, 2Politechnika Poznańska
m.chciuk@iibnp.uz.zgora.pl, andrzej.milecki@put.poznan.pl
Streszczenie: W artykule zaproponowano zastosowanie dżojstika z tzw. siłowym sprzężeniem zwrotnym, nazywanym w terminologii angielskojęzycznej, jako „haptic” do sterowania małym robotem. Najpierw opisano krótko dżojstiki typu haptic a następnie przedstawiono ich zastosowania w robotyce oraz w zastosowaniach do wykonywania teleoperacji. Opisano stanowisko laboratoryjne do sterowania małym robotem wykonującym operacje wiercenia. Badano zmiany sygnałów podczas procesu wiercenia wykonywanego przez robota w warunkach teleoperacji, sterowanego za pomocą dżojstika z hamulcami magnetoreologicznymi. Zarejestrowano i porównano zmiany sygnałów, gdy zastosowany był układ siłowego sprzężenia zwrotnego oraz gdy nie był zastosowany.
38.
Estymacja wolnego miejsce parkingowego z użyciem algorytmów rozpoznawania obrazów
1Mateusz Bukowski, 1Marcin Luckner, 2Robert Kunicki
1Politechnika Warszawska, 2Urząd m.st. Warszawy
bukowskim@student.mini.pw.edu.pl, mluckner@mini.pw.edu.pl, rkunicki@um.warszawa.pl
Streszczenie: System monitorujący zajętości miejsc parkingowych może zaoszczędzić kierowcom czasu i pieniędzy. Inni mieszkańcy także zyskują na redukcji zanieczyszczeń. W naszej pracy zapronowaliśmy system bazujący na rozpoznawaniu obrazów do estymacji wolnego miejsca parkingowego. System używa trzech odmiennych algorytmów do analizy klatek wideo, aby estymować wolne miejsce na podstawie największego spójnego obszaru, największej grupy pikseli o podobnym kolorze i określeniu tła dla zaparkowanych samochodów. Wyniki estymacji są agregowane przez perceptron wielowarstwowy. Testy na rzeczywistych danych ze Stołecznego Miasta Warszawy pokazały, że system uzyskuje 95 procentową skuteczność. Co więcej system pozwala na wykrycie różnicy między opłatami odnotowanymi w parkomatach, a należnymi.
39.
Monitoring autobusów miejskich wspierane przez algorytmy rozpoznawania obrazów i uczenia maszynowego
1Artur Wilkowski, 2Ihor Mykhalevych, 2Marcin Luckner
1Politechnika Warszawska, Wydział Geodezji i Kartografii, 2Politechnika Warszawska, Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych
A.Wilkowski@gik.pw.edu.pl, i.mykhalevych@mini.pw.edu.pl, mluckner@mini.pw.edu.pl
Streszczenie: W pracy proponujemy metody i algorytmy wspierającego kontrolerów ruchu miejskiego w efektywnym odczycie i analizie wizualnych informacji z warszawskiego systemu monitoringu transportu miejskiego. W pracy opisujemy strukturę i prezentujemy wstępne wyniki systemu detekcji i śledzenia autobusów. Zaproponowane algorytmy wykorzystują eliminację tła do ekstrakcji poruszających się pojazdów. Wybrane obiekty są klasyfikowane jako autobusy i inne pojazdy. Co więcej moduł śledzenia etykietuje poszczególne pojazdy. Testy przeprowadzone w Warsawie pokazały, że system potrafi rozpoznać 89% autobusów z 15% błędnym rozpoznaniem innych pojazdów.
40.
Sposób wyboru optymalnej trajektorii lotu manewru antykolizyjnego realizowanego w otoczeniu ruchomych przeszkód
Jerzy Graffstein
Instytut Lotnictwa
jerzy.graffstein@ilot.edu.pl
Streszczenie: Do rozwiązania problemu unikania przeszkód przez poruszający się samolot w przestrzeni powietrznej niezbędne jest wykrycie zagrożenia kolizji oraz wykonanie bezpiecznego manewru w celu ominięcia zagrażających przeszkód. W pracy przedstawiono sposób wykrywania niebezpieczeństwa zderzenia z przeszkodą dla przypadku, gdy w otoczeniu samolotu znajduje się wiele ruchomych obiektów. Zaproponowano sposób wyboru optymalnej trajektorii manewru antykolizyjnego, i potwierdzono jej wykonalność. Wybór trajektorii przeprowadzono rozwiązując zagadnienie optymalizacji metodą roju cząstek (PSO). W tym celu zaproponowano postać funkcji celu i przedstawiono wyniki analizy jej przebiegu dla różnych współczynników wagowych. Wykonane symulacje lotu wzdłuż optymalnej trajektorii manewru antykolizyjnego potwierdziły wykonalność takiego manewru.
41.
Propozycja metodyki zrobotyzowanej replikacji części realizowanej w konwencji przemysłu 4.0
1Michał Nazarczuk, 2Maciej Cader, 3Michał Kowalik, 1Mikołaj Jankowski
1Imperial College London, UK, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 3Politechnika Warszawska
michal.nazarczuk17@imperial.ac.uk, mcader@piap.pl, mkowalik@meil.pw.edu.pl, mikolaj.jankowski17@imperial.ac.uk
Streszczenie: W artykule przedstawiono propozycję metodyki zrobotyzowanej replikacji części maszyn przeznaczoną do realizacji zgodnie z przyjętymi zasadami tak zwanego Przemysłu 4.0. Proces replikacji bazuje całkowicie na modelu cyfrowym który stanowi podstawę dla zrobotyzowanego skanowania 3D, przygotowania modelu klasy CAD oraz zrobotyzowanego frezowania. Głównym celem artykułu było oszacowanie wielkości błędów potencjalnie występujących w zidentyfikowanych, kluczowych, etapach zaproponowanej metodyki. W artykule przedstawiono wyniki analiz błędów wynikających z obróbki numerycznej modelu cyfrowego reprezentatywnej części, od momentu uzyskania jego reprezentatywnej chmury punktów, aż do symulowanej komputerowo obróbki skrawaniem, bazującej na modelu klasy CAD. W artykule ujęto także informacje o kierunkach dalszych prac w zakresie zrobotyzowanej replikacji części.
42.
Możliwości technik przyrostowych w szybkim prototypowaniu precyzyjnych szczęk chwytaków
Piotr Falkowski, Bogumiła Wittels, Zbigniew Pilat, Michał Smater
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
piotr.falkowski@piap.pl, bwittels@piap.pl, zpilat@piap.pl, msmater@piap.pl
Streszczenie: W dzisiejszych czasach zastosowanie technik przyrostowych do prototypowania staje się coraz popularniejsze, tańsze i łatwe w aplikacji. Okazuje się być to szczególnie przydatne w przemyśle. Podczas gdy kolejne projekty muszą być testowane tak szybko, jak to możliwe, okazuje się to wyjątkowe trudne przy pomocy tradycyjnych metod – w takim przypadku wykonawstwo wiąże się z wysokimi kosztami i koniecznością długiego oczekiwania. Drukowanie 3D umożliwia zupełnie inne podejście do tych problemów. Technika ta umożliwia konstruktorowi natychmiastowe wprowadzanie zmian w projekcie i testowanie nowych części w rzeczywistych warunkach. Mimo zdecydowanej przewagi w kwestii kosztów i czasu, metoda ta tworzy również dodatkowe problemy. Drukarki 3D posiadają dokładność i precyzję ograniczoną do znacznie niższych standardów niż maszyny do tradycyjnej obróbki mechanicznej. Ponadto materiały wykorzystywane w technikach przyrostowych charakteryzują się zazwyczaj znacznie gorszymi parametrami wytrzymałościowymi niż najczęściej używane metale. Niniejsze studium ocenia możliwości zastosowania technik przyrostowych do wykonywania małych elementów na cele testów. Jest ono oparte na prawdziwym projekcie, w którym wykorzystane zostało szybkie prototypowanie precyzyjnych szczęk chwytaków, używanych do montażu cylindrycznych elementów w obudowach. Artykuł zawiera przegląd chwytaków, drukarek trójwymiarowych i filamentów, testy wytrzymałościowe metodą elementów skończonych oraz podsumowanie potencjału metody.
43.
Planowanie Ruchu i Sterowanie Mobilnym Robotem Społecznym – Część 1. Architektura Fizyczna i Opis Systemu Nawigacji Autonomicznej Robota
1Marcin Słomiany, 2Przemysław Dąbek, 2Maciej Trojnacki
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
m.slomiany93@gmail.com, pdabek@piap.pl, mtrojnacki@piap.pl
Streszczenie: Artykuł związany jest z zagadnieniem planowania ruchu i sterowania robotem społecznym PIAP IRYS. Na robota składają się dwa niezależne komponenty: (1) głowa z szyją oraz (2) platforma mobilna. Platformę mobilną stanowi zmodernizowany robot NOMAD 200 z napędem o synchronicznej strukturze kinematycznej. Na platformie mobilnej zamontowano między innymi nowe niskopoziomowe sterowniki napędów miControl jak i wysokopoziomowy sterownik z zainstalowanym systemem operacyjnym GNU/Linux i wykorzystujący architekturę ROS. W ramach tego artykułu przedstawione zostały: architektura oprogramowania, architektura fizyczna, struktura kinematyczna jak i opracowany na podstawie architektury ROS system nawigacji autonomicznej robota PIAP IRYS.
44.
Planowanie Ruchu i Sterowanie Mobilnym Robotem Społecznym – Część 2. Badania Doświadczalne
1Marcin Słomiany, 2Przemysław Dąbek, 2Maciej Trojnacki
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
m.slomiany93@gmail.com, pdabek@piap.pl, mtrojnacki@piap.pl
Streszczenie: Artykuł jest drugą częścią pracy związanej z planowaniem ruchu i sterowaniem zmodernizowanego robota z napędem o synchronicznej strukturze kinematycznej NOMAD 200. Pierwsza część pracy poświęcona była opisowi opracowanej architektury fizycznej jak i oprogramowania obiektu badawczego, a także jego struktury kinematycznej i opracowanego systemu nawigacji autonomicznej. W obecnej, drugiej części pracy przedstawiono stan wiedzy z zakresu systemów nawigacyjnych dla robotów mobilnych, a także przedstawiono zagadnienia związane z planowaniem ruchu i sterowaniem robotem z napędem o synchronicznej strukturze kinematycznej. W ramach badań doświadczalnych wykorzystano powszechnie wykorzystywaną metodę lokalnego planowania ruchu. Podczas każdego przejazdu tworzona była mapa otoczenia z wykorzystaniem algorytmu Hector SLAM. Do lokalizacji robota w otoczeniu wykorzystaną tę samą metode SLAM. W trakcie badań dodawano dodatkową przeszkodę statyczną jak i dynamiczną, która nie była znana systemowi nawigacji w trakcie rozpoczynania doświadczenia. Przedstawiono i omówiono wyniki badań prowadzonych w różnych konfiguracjach otoczenia i dodatkowych przeszkód.
45.
Wykorzystanie wielu czytników RFID w robotach mobilnych do eksploracji powierzchni
Marcin Hubacz, Bartosz Pawłowicz, Bartosz Trybus
Politechnika Rzeszowska
marcin.hubacz@outlook.com, barpaw@prz.edu.pl, btrybus@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono wybrane aspekty związane z wdrożeniem czytników RFID w robocie mobilnym, który eksploruje powierzchnię. Podano zalety takiego rozwiązania, które znacznie poprawia dokładność lokalizacji. Omówiono problemy związane z przepływem energii w systemach RFID, w tym sprzężenie indukcyjne i propagacyjne. Podano szczegóły dotyczące obsługi programowej wielu czytników RFID. Przedstawiono wyniki testów dwóch trybów działania, tj. za pomocą odpytywania i przerwań. Pokazano również algorytm priorytetyzacji czytników.
46.
Lokalizacja i mapowanie terenu z użyciem skanera laserowego na potrzeby systemu wspomagania kierowcy w miejskim autobusie
Michał R. Nowicki, Tomasz Nowak, Piotr Skrzypczynski
Politechnika Poznańska
michal.nowicki@put.poznan.pl, tomasz.nowak@put.poznan.pl, piotr.skrzypczynski@put.poznan.pl
Streszczenie: Rosnące koszty pracy oraz szkolenia pracowników w transporcie publiczna powodują coraz większe zainteresowanie systemami wspomagania kierowcy w miejskich autobusach. Miejskie autobusy muszą wykonywać manerwy parkowania w wąskim i zatłoczonym środowisku z dużą dokładnością. W artykule prezentujemy wstępne wyniki projektu, którego celem jest wyposażenie autobusu elektrycznego w system lokalizacji i budowy mapy otoczenia. Proponowane podejście oparte jest na wykorzystanie skanerów laserowych 3D zamontowanych na autobusie. Prezentowany system dostarcza informacji o pozie autobusu oraz mapie otoczenia do algorytmów planowania ruchu, których celem jest dostarczenie wskazówek dotyczących kierowania pojazdem z wykorzystaniem interfejsu człowiek-maszyna.
47.
Budowa i wstępne badania urządzenia do siłowego sprzężenia zwrotnego do użytku w kontroli robota przemysłowego opartego o interfejs hybrydowy BCI
Arkadiusz Kubacki, Tymoteusz Lindner, Arkadiusz Jakubowski
Politechnika Poznańska
arkadiusz.kubacki@put.poznan.pl, tymoteusz.lindner@put.poznan.pl, arek.jakubowski6@wp.pl
Streszczenie: Artykuł opisuje proces projektowania urządzenia do siłowego sprzężenia zwrotnego do użycia w hybrydowym interfejsie mózg-komputer w oparciu o Elektrokokografię (EOG) i śledzenie gałek ocznych. W pierwszym akapicie autorzy przedstawili informacje o zbudowanym hybrydowym interfejsie mózg-komputer (BCI). Interfejs został zbudowany z wykorzystaniem czujników biologicznych zamontowanych na głowicy. Badania dotyczące zarówno modelu, jak i robota przemysłowego zostały opisane w drugim akapicie. Autorzy przedstawili również konstrukcję i test urządzenia do siłowego sprzężenia zwrotnego. Autorzy sprawdzili proporcjonalność siły wejściowej do wyjściowej. Przeprowadzili także badania nad pozycjonowaniem końcówki robota zarówno z wyłączonym jak i włączonym sprzężeniem zwrotnym.
48.
Wykorzystanie modułu Raspberry PI2 i technologii mózg-komputer do sterowania pojazdem mobilnym
Szczepan Paszkiel
Politechnika Opolska
szczepanpaszkiel@o2.pl
Streszczenie: W niniejszym rozdziale opisano proces wykonania czterokołowego robota sterowanego przez użytkownika za pomocą urządzenia Emotiv EPOC + NeuroHeadset. W tym celu opisano między innymi kwestię wyboru kontrolera z dodatkowymi modułami niezbędnymi do stworzenia robota; wykonanie prototypu czterokołowca; łączenie urządzeń: Raspberry PI2 i Emotiv EPOC + NeuroHeadset w sieć, która umożliwia przesyłanie danych zgrupowanych w pakietach. Opracowano oryginalny algorytm kontrolny, zaprezentowany w niniejszym opracowaniu i opisano konieczną kalibrację urządzenia Emotiv EPOC + NeuroHeadset do celów badań.
49.
Optymalne sterowanie adaptacyjne robotem kołowym
Zenon Hendzel, Paweł Penar
Politechnika Rzeszowska
zenhen@prz.edu.pl, pawelpq@gmail.com
Streszczenie: W pracy zweryfikowano doświadczalnie zastosowanie gry różniczkowej o sumie zerowej w zadaniu sterowania ruchem nadążnym robota kołowego w zmiennych warunkach pracy. To rozwiązanie pozwala na wygenerowania adaptacyjnego sterowania optymalnego i rozwiązanie problemu sterowania typu H-nieskończoność. Przyjęte rozwiązanie bazuje na zasadzie optymalności Hamiltona-Jacobiego-Bellmana i jest uogólnieniem problemu optymalizacji typu minmax. Przeprowadzona weryfikacja adaptacyjnego sterowania optymalnego stanowi nowe ujęcie tej problematyki w kontekście stosowanych rozwiązań optymalnych w mobilnej robotyce w czasie rzeczywistym. W artykule zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych, które posłużyły do weryfikacji przyjętych rozwiązań i potwierdziły dużą dokładność realizacji ruchu nadążnego robota kołowego.
50.
Wykrywanie pasów ruchu na potrzeby autonomicznego prowadzenia pojazdów
Lukasz Sztyber
Instytut Badań Systemowych PAN
lsztyber@yahoo.com
Streszczenie: Wykrywanie pasów ruchu jest jednym z najważniejszych elementów rozumienia otoczenia w autonomicznym prowadzeniu pojazdów. Ten artykuł przedstawia zastosowanie komputerowego przetwarzania obrazów do wykrywania pasów ruchu na drogach. Zaprezentowany algorytm wykorzystuje transformację obrazu zarejestrowanego przez kamerę do postaci binarnej, a następnie analizę przy pomocy histogramów w obrębie wertykalnie przesuwanego okna. Eksperymenty numeryczne wykazały, że przedstawiona metoda jest wystarczająco wydajna, żeby działać w czasie rzeczywistym.
51.
Edukacyjny samochód autonomiczny. Projekt behawioralnego systemu sterowania dla robota o samochodowym ukladzie jezdnym.
Mateusz Mydlarz, Piotr Skrzypczynski
Politechnika Poznańska
mateusz.mydlarz@put.poznan.pl, piotr.skrzypczynski@put.poznan.pl
Streszczenie: W tym artykule badamy konstrukcję małego robota mobilnego który przypomina samochód autonomiczny. Robot został zaprojektowany na podstawie taniego, sterowanego radiowo modelu, ale wyposażony w sterownik, system wizyjny i czujniki odleglosci. Aby otrzymać robota niedrogiego, użyto w projekcie typowych komponentow. Opracowany robot służy do demonstrowania behawioralnego paradygmatu systemu sterowania, który jest powszechnie stosowany w robotach mobilnych. Mały autonomiczny samochód moze stac się atrakcyjnym narzędziem edukacyjnym, które może dać studentom wgląd w aspekty sprzętowe i programowe robotyki mobilnej.
52.
Opis ruchu mobilnego robota z kołami mecanum – kinematyka
Zenon Hendzel
Politechnika Rzeszowska
zenhen@prz.edu.pl
Streszczenie: W niniejszym artykule sformułowano równania kinematyki 4-kołowego mobilnego robota z kołami typu mecanum. Założono, że ruch robota odbywa się w płaszczyźnie xy. Do sformułowania równań kinematyki robota zastosowano ujęcie klasyczne stosowane w mechanice. Na podstawie uzyskanych równań kinematyki przeprowadzono symulacje komputerowe, zakładając jazdę po torach prostoliniowych oraz po torze w kształcie pętli, przyjmując stały kąt orientacji ramy robota.
53.
Opis ruchu mobilnego robota z kołami mecanum – dynamika
Zenon Hendzel
Politechnika Rzeszowska
zenhen@prz.edu.pl
Streszczenie: W niniejszym artykule sformułowano dynamiczne równania ruchu 4-kołowego mobilnego robota z kołami typu mecanum. Zastosowano nowe podejście do sformułowania dynamicznych równań ruchu 4-kołowego mobilnego robota z kołami typu mecanum stosując formalizm matematyczny Maggiego. Założono, że ruch robota odbywa się w płaszczyźnie xy. Opisując dynamikę 4-kołowego mobilnego robota z kołami typu mecanum wyprowadzono dynamiczne równania ruchu stosując równania Lagrange’a z mnożnikami. Przy określeniu wektorem sił uogólnionych Q uwzględniono siły ciężkości poszczególnych części, opory przy toczeniu kół, momenty napędzające. Siły tarcia leżące w płaszczyźnie styczności poszczególnych rolek kół z jezdnią wprowadzone są do układu jako mnożniki Lagrange’a. Inne opory występujące w parach wewnętrznych pominięto. Występujące mnożniki Lagrange’a w dynamicznych równaniach ruchu powodują trudności w zastosowaniu takiej formy do syntezy sterowania w czasie rzeczywistym analizowanym obiektem. Do eliminacji mnożników zastosowano formalizm matematyczny Maggiego. Dla uzyskanych kinematycznych parametrów ruchu wynikających z zadania odwrotnego kinematyki przeprowadzono symulacje numeryczne zadania odwrotnego dynamiki.
54.
Metoda oceny niezawodności operatora systemu ergatycznego
1Igor Korobiichuk, 2Andriy Tokar, 2Yuriy Danik, 2Vadim Katuha
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Zhytomyr Military Institute n.a. S.P. Korolyov, Ukraine
kiv_Igor@list.ru, btapir@i.ua, zhvinau@ukr.net, vadkatyukha@ex.ua
Streszczenie: We współczesnym społeczeństwie wielozadaniowy sprzęt, który wraz z ludzkim operatorem reprezentuje system ergatyczny, jest powszechnie używany do wykonywania różnych zadań. Skuteczność takich systemów zależy od niezawodności obydwu składników. Współczesna nauka pomaga znaleźć sposoby na zwiększenie niezawodności sprzętu na etapach projektowania i produkcji, co prowadzi do ich efektywnego funkcjonowania. Jednak pomimo wysokiej wydajności sprzętu, doboru jakości, szkolenia personelu, wypadki, katastrofy, zakłócenia i spadek wydajności zadań ergatycznych nadal mają miejsce. Od 40% do 80% wypadków w różnych dziedzinach działalności zdarza się z powodu błędu człowieka wynikającego z braku przygotowania, niekorzystnych czynników psychologicznych i zmęczenia. Dlatego poszukiwanie sposobów oceny niezawodności operatorów ergatycznego systemu jest pilnym wyzwaniem naukowym, mającym na celu określenie krytycznego momentu jego pogorszenia. W artykule zaproponowano metody oceny wiarygodności operatora ergatycznych system w oparciu o teorię logiki rozmytej, która pozwala na ocenę pod kątem indywidualnego charakteru i zmienności zdolności psychologicznych, fizjologicznych i zawodowych oraz cech operatora i jego wrażliwości na skutki czynników zewnętrznych i wewnętrznych.
55.
Informacyjne wspieranie operacyjnych procedur kontroli efektywności energetycznej trybów działania instalacji wodociągów miejskich
1Igor Korobiichuk, 2Lіudmyla Davydenko, 3Volodymyr Davydenko, 3Nina Davydenko
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Lutsk National Technical University, Ukraine, 3National University of Water Management and Environmental Engineering, Rivne, Ukraine
kiv_Igor@list.ru, l.davydenko033@gmail.com, vd19688691@gmail.com, ninadavydenko1992@gmail.com
Streszczenie: W artykułu rozpatrzono podbudowę systemu sterowania operacyjnego trybem pracy wydajnością energetyczną komunalnych urządzeń wodnych. W artykułu zostały opracowane zasadę organizacji informacji zapewniających procedury kontrolne i ich integrację z systemem zarządzania energią. Zaproponowano metodę opisania przedmiotów kontroli przy uwzględnieniu zestawu parametrów stanu i funkcjonowania. Przeprowadzono kompleksową analizę codziennych wykresów poboru wody z uwzględnieniem nierównomierności zużycia wody i wpływu czynników zewnętrznych podczas planowania zaopatrzenia w wodę. Formalizacja sterowania efektywności energetycznej została dostosowana w oparciu o technologię obiektową. Klasy, które uwzględniają charakterystykę obiektu, zużycie wody, środowisko, zużycie energii, metody planowania i kontroli zużycia energii. Zaproponowano architekturę systemu informacji zapewniających procedury kontrolne. W celu wymiany informacji zaproponowano technologię opartą na WEB.
56.
Zwiększenie wydajności algorytmów fuzji obrazów za pomocą CUDA na przemysłowych platformach typu embedded dedykowanych rozwiązaniom UAV oraz UGV
Artur Kaczmarczyk, Weronika Zatorska
Wojskowe Zakłady Elektroniczne S.A.
artur.kaczmarczyk@wze.com.pl, weronika.zatorska@wze.com.pl
Streszczenie: Celem fuzji obrazów jest łączenie informacji z wielu obrazów tej samej sceny, gdzie wynikowy obraz fuzji danych jest bardziej odpowiedni dla postrzegania przez ludzi i przez percepcję maszynową. Ten proces jest zazwyczaj czasochłonny na typowych platformach obliczeniowych, które mogą mieć zastosowanie w autonomicznych i semiautonomicznych platformach typu unmanned ground vehicle (UGV) oraz unmanned aerial vehicle (UAV), co powoduje problem pogodzenia wymagań sprzętowych z zapotrzebowania prądowym platformy. Jako rozwiązanie tego problemu, w artykule przedstawiono algorytm fuzji obrazów, z wykorzystaniem technologii CUDA, dedykowany platformie embedded (7.5W), który umożliwia przetwarzanie obrazów z prędkością 25 klatek na sekundę co powinno być wystarczające dla w/w platform. W toku prac została wykonana pogłębiona literatura algorytmów fuzji obrazów wielomodalnych oraz implementacja wybranych metod. Zostało zestawione również środowisko testowe oraz przygotowane zostały metryki do zbadania jakości fuzji obrazów wybranymi algorytmami.
57.
Szacowanie niepewności pomiaru w systemach o wielowymiarowych wielkościach wyjściowych na przykładzie pomiarów indukcji pola magnetycznego
Adam Idzkowski
Politechnika Białostocka
a.idzkowski@pb.edu.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono sposób szacowania niepewności wyników w przypadku pośrednich pomiarów wieloparametrowych. W aplikacjach sterowania automatycznego jednoczesne pomiary kilku wielkości, które zazwyczaj są skorelowane, wykonuje się przy użyciu układów i urządzeń elektronicznych. Przedstawione równanie modelu pomiaru zawiera wektorowy menzurand i macierz kowariancji. Kowariancja dwóch zmiennych losowych jest miarą ich wzajemnej zależności. Przedstawiono nową aplikację. Podano niepewności wielkości wyjściowych oraz macierze współczynników korelacji. Omówiono propagację niepewności przy założeniu wielowymiarowego modelu pomiaru. W artykule poruszono także problem porównywania dwóch szeregów czasowych. Przedstawiono prostą technikę obliczania korelacji wzajemnej dwóch sygnałów z systemu pomiarowego z dwoma czujnikami pola magnetycznego. Zastosowano ją w celu automatycznej estymacji długości pojazdów poruszających się w ruchu drogowym.
58.
Wpływ zmian podłoża i ustawienia zewnętrznego pola magnetycznego na elektroosadzane warstwy FeNi
Anna Bialostocka, Adam Idzkowski
Politechnika Białostocka
a.bialostocka@pb.edu.pl, a.idzkowski@pb.edu.pl
Streszczenie: Badaniu podlegał proces elektroosadzania stopów żelaza i niklu w różnych warunkach z uwagi na zastosowane podłoże i ustawienie zewnętrznego pola magnetycznego. Wymienione warunki wpływają na rezultat końcowy w postaci warstwy FeNi, jej skład oraz morfologię. Widoczne są różnice w wymienionych właściwościach stopu metali ferromagnetycznych (Fe, Ni) osadzonych na podłożach nieferromagnetycznych – paramagnetycznym (Cu) i diamagnetycznym (Ag). Również obecność i brak zewnętrznego pola magnetycznego wpływa na stop FeNi. Uzyskane warstwy przebadano wykorzystując skaningową mikroskopię elektronową (SEM), dyrfakcję rentgenowską (XRD) i fluorescencję rentgenowską (XRF).
59.
Wykorzystanie interfejsu mózg-komputer do kontrolowania bezzałogowego statku powietrznego
Szczepan Paszkiel, Mariusz Sikora
Politechnika Opolska
szczepanpaszkiel@o2.pl, s.paszkiel@po.opole.pl
Streszczenie: W artykule omówiono możliwości urządzenia Emotiv EPOC+ NeuroHeadset w kontekście kontroli quadkopterów. Przedstawiono również projekt i praktyczną implementację bezwładnościowej jednostki pomiarowej w oparciu o rozszerzony filtr Kalmana i filtr dolnoprzepustowy. Dane wytworzone przez bezwładnościową jednostkę pomiarową są wykorzystywane przez system kontroli stabilności quadkoptera, który składa się z 3 kontrolerów PID. Zbadano skuteczność układu kontroli stabilności. Na podstawie tego badania wskazano obszary dalszego rozwoju.
60.
Megaomomierz z oscylatorem neonowym
1Al Julanda Hashim Salim Al Nabhani, 2Klaudia Biś, 3Michał Nowicki, 4Marcin Safinowski
1Politechnika Warszawska, Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, 2Politechnika Warszawska, Instytut Automatyki i Robotyki, 3Politechnika Warszawska, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, 4Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
al.alnabhani@gmail.com, klaudia.bi@yahoo.pl, nowicki@mchtr.pw.edu.pl, msafinowski@piap.pl
Streszczenie: Ten artykuł poświęcony jest zastosowaniu lampy neonowej w układzie oscylatora do pomiaru wysokiego oporu elektrycznego. Dowiedziono, że charakterystyka wiążącą okres drgań oscylatora z rezystancją w obwodze jest z dużą dokładnością liniowa. Ta liniowa zależność została zastosowana do pomiaru rezystancji, z pomocą fototranzystora w układzie dzielnika napięciowego i popularnej platformy Arduino. W ten sposób niezwykle prosty i tani, lecz mało znany układ elektroniczny można zastosować w wysokorozdzielczych pomiarach wysokiej rezystancji, mikrokontroler natomiast zapewnia potrzebne obliczenia, korektę błędów i połączenie z komputerem PC w celu opcjonalnego zbieranai i wizualizacji danych.
61.
Increasing imaging speed and accuracy in contact mode AFM
Andrius Dzedzickis, Vytautas Bučinskas, Tadas Lenkutis, Inga Morkvėnaitė-Vilkončienė, Viktor Kovalevskyi
Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania
andrius.dzedzickis@vgtu.lt, vytautas.bucinskas@vgtu.lt, tadas.lenkutis@vgtu.lt, inga.morkvenaite-vilkonciene@vgtu.lt, viktor.kovalevskyi@vgtu.lt
Streszczenie: Atomic force microscope (AFM) is a promising tool in micro and nano size objects researches. Contact mode AFM has advantages comparing to non-contact modes: the scanning speed is higher, and atomic resolution can be achieved. The main limiting factor in contact mode AFM is scanning speed. At high scanning speed the ‘loss of contact’ phenomenon occurs, and probe in this case cannot follow the surface. In order to ensure a constant interaction force (stable contact) between the probe and scanned surface, the additional force created by air flow was applied. Proposed method is based on the idea to apply additional controllable nonlinear force on the upper surface of the AFM cantilever, which will help to keep the probe in contact with sample surface. It was found that dynamic characteristics of various AFM sensor cantilevers can be controlled using proposed method. It has been determined that the use of aerodynamic force has the greatest influence on the scanning results deviation from the real sample in the horizontal direction then scanner z axis goes down. With a compressed air pressure of 7 kPa and a scanning speed 847.6 μm/s, this deviation decreases by 20% comparing to the case when compressed air flow is not used.
62.
Method for living cell mechanical properties establishment from force-indentation curves
1Inga Morkvenaite-Vilkonciene, 1Raimundas Vilkoncius, 1Juste Rozene, 2Antanas Zinovicius, 3Oleksii Balitskyi, 2Almira Ramanaviciene, 2Arunas Ramanavicius, 1Andrius Dzedzickis, 1Vytautas Bucinskas
1Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania, 2Vilnius University, Lithuania, 3Center for Physical Sciences and Technology, Lithuania
inga.morkvenaite-vilkonciene@vgtu.lt, r.vilkoncius@gmail.com, juste.rozene@vgtu.lt, sodokalno@gmail.com, oleksii.balitskyi@ftmc.lt, almira.ramanaviciene@chf.vu.lt, arunas.ramanavicius@chf.vu.lt, andrius.dzedzickis@vgtu.lt, vytautas.bucinskas@vgtu.lt
Streszczenie: Living cells mechanical properties establishment from Atomic force microscopy (AFM) force-separation curves is a challenge, because the calculated Young’s modulus depends on the applied mathematical model. The more reliable results can be obtained using finite element models. In this work, Yeasts cells with different mechanical properties were measured by AFM. To change cells mechanical properties, Yeasts were immersed in 9,10-phenantrenequinone, which changed cells’ membranes elasticity. 3 D finite element model of the whole cell was created to calculate reacting force when AFM tip indents the cell in the same way as in real experiment. It was found that our model is capable to draw the information about cells mechanical properties and visco-elastic behavior of cells membranes.
63.
Jednoznaczność identyfikacji parametrów krzywej bezhisterezowej w modelu Jilesa-Athertona w przypadku rdzeni z silna anizotropią poprzeczną
Roman Szewczyk
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: W referacie przedstawiono wyniki weryfikacji jednoznaczności wyznaczenia parametrów krzywej bezhisterezowej w modelu Jilesa-Athertona w przypadku rdzeni z silna anizotropią poprzeczną. Badania przeprowadzono na przykładzie rdzenia z materiału VitroVac 6150F, będącego stopem amorficznym na bazie kobaltu. Wyniki badan potwierdziły, że krzywa bezhisterezowa dobrze odtwarza kształt pętli histerezy magnetycznej stopu VitroVac 6150F, a wartości parametrów uzyskiwane w trakcie identyfikacji są jednoznaczne.
64.
Uproszczone modelowanie odmagnesowania belek w kształcie dwuteowników z użyciem metody momentów magnetycznych
Roman Szewczyk
Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Modelowanie rozkładu indukcji magnetycznej w ferromagnetycznych elementach konstrukcyjnych jest często niezbędne do interpretacji wyników pomiarów w badaniach nieniszczących. W referacie przedstawiono uproszczona metodę wyznaczenia tego rozkładu w dwuteowniku z wykorzystaniem metody momentów magnetycznych. W odróżnieniu of metody elementów skończonych, metoda momentów magnetycznych nie wymaga rozwiązywania złożonych układów równań różniczkowych. W rezultacie, zaproponowane rozwiązanie oraz oprogramowanie udostępnione na otwartej licencji może być pomocne w procesie badań nieniszczących ferromagnetycznych elementów konstrukcyjnych wykorzystujących zjawiska magnetosprężyste.
65.
Pomiar prędkości obrotowej wrzeciona CNC za pomocą sygnału ultradźwiękowego
Grzegorz Piecuch
Politechnika Rzeszowska
gpiecuch@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: W artykule opisano metodologię i wyniki badań nad rozróżnianiem prędkości obrotowej wrzeciona obrabiarki CNC za pomocą sygnału ultradźwiękowego oraz klasyfikatora utworzonego za pomocą sieci neuronowych. Testy przeprowadzono na obiekcie laboratoryjnym w czasie rzeczywistym. Uzyskano bardzo dobre rezultaty i wskazano możliwe rozwiązania do zastosowania w przemyśle i edukacji. W artykule opisano problemy i metodologię osiągniętych badań, opisano zastosowane rozwiązania sprzętowe i programowe, a także analizę wyników.
66.
Pomiary geofizyczne w aspekcie rozpoznawania powstawania deformacji nieciągłych – studium przypadku
Rafał Jendruś
Politechnika Śląska w Gliwicach
Rafal.Jendrus@polsl.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono jedną z metod badań geofizycznych (metoda elektooporwa) stosowaną do rozwiązywania problemów w geoinżynierii środowiskowej. Badanie podłoża gruntowego – górotworu, geofizycznymi metodami nieinwazyjnymi, jest korzystne przede wszystkim – ze względu na możliwość otrzymania pełnych, bardzo dokładnych informacji merytorycznych, w zależności od podjętej problematyki badawczo – rozpoznawczej. Interpretacja danych geofizycznych, powinna zawsze uwzględniać dostępne informacje geologiczne, empiryczne oraz środowiskowe, a wszystkie wyniki badań należy przedstawiać na zintegrowanych mapach lub przekrojach. W niniejszym artykule, przedstawiono ideę oraz możliwość zastosowania badania geofizycznego w postaci badania metodą elektrooporową, w celu wykrycia stref anomalnych w górotworze mogących generować powstanie tzw. deformacji nieciągłych, będących skutkiem prowadzonej w przeszłości w rozpatrywanym obszarze badawczym – płytkiej eksploatacji górniczej.
67.
Niepewności pośrednich wielowymiarowych systemów pomiarowych na przykładzie dwóch układów prądu stałego
1Zygmunt Warsza, 2Jacek Puchalski
1Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 2Główny Urząd Miar
zlw1936@gmail.com, jacek.puchalski@gum.gov.pl
Streszczenie: W tym artykule rozważa się przetwarzanie sygnału w systemie do pomiarów pośrednich wieloparametrowych i jego niepewności. Zaproponowano rozszerzenie metody wektorowej szacowania niepewności, podanej w Suplemencie 2 do GUM, na statystyczny opis dokładności systemów instrumentalnych w pośrednich pomiarach wielu wielkości. Podano wzór dla macierzy kowariancji niepewności względnych. Wyznaczono macierze kowariancji dla pomiaru kilku parametrów w obwodach prądu stałego, tj. do pomiaru rezystancji ukladu gwiazdy z jego zacisków oraz pomiaru trzech rezystancji z wykorzystaniem trzech wariantów mostka Wheatstone’a. Podano wzory dla bezwzględnych i względnych niepewności w tych pomiarach oraz ich współczynniki korelacji. Ogólny wniosek jest taki, że do opisu dokładności wielowymiarowych instrumentalnych systemów pomiarowych bardziej odpowiednie są niepewności względne niż bezwzględne oraz należy brać pod uwagę również niepewności związane z realizacją głównych funkcji opisujących te pomiary.
68.
Estymacja parametrów regresji liniowej o symetrycznych błędach nie-gaussowskich metodą maksymalizacji wielomianu
1Serhii Zabolotnii, 2Zygmunt Lech Warsza, 1Oleksandr Tkachenko
1Cherkasy State Technological University, Ukraine, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
s.zabolotnii@chdtu.edu.ua, zlw1936@gmail.com, tkachenko.ck@gmail.com
Streszczenie: W niniejszym artykule zaproponowano nowy sposób szacowania parametrów regresji liniowej dla symetrycznie rozłożonych błędów o rozkładzie niegaussowskim. Podejście to opiera się na metodzie maksymalizacji wielomianów (PMM) i wykorzystuje opis zmiennych losowych według statystyk wyższego rzędu (momentów i kumulantów). Wyrażenia analityczne, które pozwalają na znalezienie oszacowań i analizę ich dokładności asymptotycznej, uzyskuje się dla stopnia wielomianu S=3. Pokazano, że wariancja oszacowań wielomianowych może być mniejsza niż wariancja dla zwykłej metody najmniejszych kwadratów. Zwiększenie dokładności zależy od wartości współczynników kumulantów wyższego rzędu dla błędów regresji losowej. Wyniki przeprowadzonego modelowanie statystycznego metodą Monte Carlo potwierdzają skuteczność proponowanego podejścia.
69.
Niepewność pomiaru i wiarygodność decyzji o zgodności
1Еugenij Volodarsky, 2Warsza Zygmunt, 3Larysa Kosheva, 4Maryna Klevtsova
1National Technical University of Ukraine “KPI”, Kiev, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, 3National Aviation University of Ukraine, Kiev, 4LTD «Svityaz factory», Kiiv, Ukraine
vet-1@ukr.net, zlw1936@gmail.com, l.kosh@ukr.net, switmak@gmail.com
Streszczenie: Wykazano, że prawdopodobieństwo podjęcia właściwej decyzji o zgodności obiektu z normami zależy od niepewności pomiaru związanej z wynikiem kontroli pomiarowej parametrów obiektu i od szerokości przedziału tolerancji. Reguła decydująca o przydatności (nieprzydatności) kontrolowanego obiektu powinna jednocześnie uwzględniać możliwą wartość niepewności wyniku pomiaru, wymagania dotyczące kosztu i pracochłonności procedury kontrolnej, a także jej wymaganą niezawodność. Dla zwiększenia wiarygodności takiej procedury, zaproponowano metodę kontroli opartą na adaptacyjnej procedurze decyzyjnej, która uwzględnia wzajemne relacje parametrów rozkładu prawdopodobieństwa możliwych wartości monitorowanej wielkości, losowe oddziaływania podczas pomiaru i szerokość przedziału tolerancji. W zależności od wyniku bieżącego etapu, procedura decyzyjna polega na kolejnym wprowadzaniu dodatkowych przedziałów tolerancji, których szerokość jest określona przez parametry rozkładu zmiennych losowych towarzyszących pomiarom monitorowanych parametrów. Wynik pomiaru monitorowanego parametru porównuje z kolejnymi przedziałami i podejmuje się decyzje o kontynuacji lub zakończenia kontroli z wprowadzeniem dodatkowych limitów. Zapewnia to zmniejszenie prawdopodobieństwa błędnych decyzji w każdym dodatkowym etapie kontroli, ponieważ kolejno, krok po kroku, określa się moment początkowego trafienia kontrolowanego parametru w sekwencyjnie obliczany przedział kontrolny. Zastosowanie takiej procedury adaptacyjnej zapewnia wymaganą niezawodność kontroli bez konieczności przeprowadzania pełnej procedury kontrolnej dla wszystkich możliwych wartości monitorowanego parametru.
70.
Grubościomierz magnetostatyczny
1Maciej Szudarek, 1Michał Nowicki, 1Filip Wierzbicki, 2Marcin Safinowski
1Politechnika Warszawska, 2Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
mszudarek@gmail.com, m.nowicki@mchtr.pw.edu.pl, f.wierzbicki@gmail.com, m.safinowski@piap.pl
Streszczenie: Badania nieniszczące są standardową praktyką od wielu lat. W zależności od parametrów geometrycznych i materiałowych badanej próbki stosowane są różne metody pomiarowe. W artykule zaprezentowana jest magnetostatyczna metoda pomiaru grubości warstw. Skonstruowane urządzenie zostało przetestowane w zakresie (2 – 6000) um, co odpowiada zakresowi który nie jest pokrywany przez standardowe warstwomierze wiroprądowe ani grubościomierze ultradźwiękowe. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów. Budowa stanowiska pomiarowego stanowiła pierwszy etap w kierunku dalszych badań nad zredukowaniem niepewności pomiarowej opisanej metody.