Automation 2022

1.
Digital Transformation towards Industrial 5.0
Okyay Kaynak
Bogazici University, Turcja
okyay.kaynak@boun.edu.tr
Streszczenie: This presentation discusses the profound technological changes that have taken place around us during the last two decades, supported by the new disruptive advances both on the software and the hardware sides, as well as the cross-fertilization of concepts and the amalgamation of information, communication, and control technology-driven approaches. In recent years, to change the whole format of industrial automation, these developments have been taken further, especially in Germany, under the label “Industry 4.0”. The dominant feature of Industry 4.0 is the integration of the virtual world with the physical world through the Internet of Things (IoT). Such engineered systems are named Cyber-Physical Systems built from, and depend upon, the seamless integration of computational algorithms and physical components. A more comprehensive description of what is happening around us is the digital transformation. After reviewing these profound changes, a preview of Industry 5.0 is presented. The presentation then switches to integrating AI in digital transformation in various forms. A brief history of AI and a look into the future are presented, emphasizing Symbiotic Autonomous Systems. The presentation will conclude, pondering whether “Singularity,” as was defined 15 years ago, will meet the same fate as the “Thinking Machines.

2.
Piezoresistive pressure sensors for technical and biomechanical applications
Andrius Dzedzickis
Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania
andrius.dzedzickis@vgtu.lt
Streszczenie: Recent progress observed in robotics, machine learning and other automatization areas brought some promising results in developing the piezoresistive pressure sensors based on polymeric or powdered composite materials. Therefore, this report intends to present the development research and successful implementation of direct pressure sensors based on polyethene-carbon composite (Velostat®) or synthetic iron (III) oxide powder. We have explored several sensors configurations and assessed the mechanical and time-dependent characteristics. Sensors responses were evaluated by performing loading tests in static, long-term load and cyclic modes. One developed sensor type was implemented in a practical biomechanical application – human gait analysis. Obtained results define sensors nonlinearities, operating ranges, response time and possible implementation areas. Powder-based sensors distinguish by higher stiffness and thermal resistance; therefore, they can measure higher loads in harsh environmental conditions, contrary to Velostat® based sensors that showed well performance in biomechanical applications.

3.
Wodór i ogniwa paliwowe jako rozwiązanie dla długotrwałych misji bezzałogowych pojazdów
Magdalena Dudek
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
potoczek@agh.edu.pl
Streszczenie: W ciągu ostatnich lat można zaobserwować wzrost wykorzystania bezzałogowych pojazdów naziemnych (UGV), robotów mobilnych do zastosowań cywilnych, ratowniczych i wojskowych. Bezzałogowe pojazdy i roboty są przeznaczone do rożnych zastosowań, w środowiskach i warunkach, gdzie misja człowieka może być trudna, niemożliwa, czy prowadzić do jego zagrożenia życia lub zdrowia. Do zasilania UVG, są stosowane siniki spalania wewnętrznego. Dla tych zastosowań napędy wykorzystujące silniki spalania wewnętrznego mają dużą moc i zasięg, ale i nie są pozbawione wad. Do wad silników spalinowych należy hałas, wytwarzany podczas pracy, wydzielanie ciepła, przez co maszynę można namierzyć technikami wykorzystującymi detektory promieniowania podczerwonego. Problemem silników spalinowych jest nie tylko emisja CO2 oraz substancji toksycznych dla środowiska i zdrowia człowieka. Jednym z kierunków obniżenia emisji i budowy wysokosprawnych jednostek napędowych jest wykorzystanie silników elektrycznych zasilanych akumulatorami. Jednak akumulatory są stosunkowo ciężkie. Ogniwa paliwowe są coraz częściej wykorzystywane do budowy napędu pojazdów UGV, ich zaletą jest wysoka gęstość energii > 800 Wh/kg w odniesieniu do 150 -200 Wh/kg dla akumulatorów. Kolejną zaletą jest niższa masa (ok. 3.5 razy) dla systemu z ogniwami paliwowymi w odniesieniu do masy akumulatorów Li-ion czy osiem razy mniej niż dla akumulatorów niklowo-wodorkowych a nawet szesnaście razy mniej niż pakiet akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Ogniwa paliwowe to urządzenia elektrochemiczne, w których zachodzi bezpośrednia konwersja paliwa wodorowego na energię elektryczną. Urządzenia te działają tak długo, jak długo są dostarczane reagenty (zwłaszcza paliwa). Czas pracy ogniw paliwowych zależy od zmiennego obciążenia elektrycznego, a także ilości zmagazynowanego paliwa wodorowego. Wodór jest najczęściej stosowanym paliwem dla ogniw paliwowego, jednak ogniwa paliwowe dla zastosowań w robotach mogą być zasilane paliwami alternatywnymi (metanolem, etanolem, paliwami węglowodorowymi itp). Czas napełniania wodorem kompozytowego zbiornika jest znacznie krótszy niż ładowania baterii elektrochemicznej. W artykule omówiono współczesne trendy wykorzystania technologii ogniw paliwowych w bezzałogowych pojazdach naziemnych Przedstawiono światowe rozwiązania w zakresie typu i konstrukcji ogniw paliwowych a także możliwości magazynowania paliwa wodorowego. Zwrócono uwagę na możliwość produkcji on-lina paliwa wodorowego na pokładzie platformy robota. Omówiono koncepcję i korzyści wynikające z budowy hybrydowych źródeł energii (baterie plus ogniwa paliwowe, superkondensatory plus ogniwa paliwowe. Przedstawiono strategię zarządzania pracą hybrydowego źródła energii, jej dystrybucję z poszczególnych źródeł (akumulatora, ogniwa paliwowego czy superkondensatorów). Nakreślono możliwości implementacji algorytmów do centralnego urządzenia, pozwalających na predykcję czasu pracy robota w zależności od misji, terenu a także zapotrzebowanie na paliwo wodorowe w zależności od spodziewanego profilu mocy obciążenia elektrycznego. W pracy omówiono przyszłe wyzwania związane z operacjami inżynieryjnymi UGV, które obejmują: maksymalizację czasu trwania misji ; możliwość wykorzystania lokalnie dostępnych paliw alternatywnych do zasilania ogniw paliwowych ; opracowanie strategii oszczędzania zużycia paliwa, podwyższenia odporności źródeł zasilających na wstrząsy i wibracje. Przedstawiono analizę potencjału wykorzystania ogniw paliwowych i wodoru i analizę techniczno-ekonomiczną technologii wodorowych i ogniw paliwowych w robotach mobilnych w odniesieniu do aktualnych wyzwań w transformacji energetycznej i rozwoju światowej gospodarki wodorowej.

4.
Zmienność wysokości warstw w zrobotyzowanym procesie WAAM
¹Julia Wilk, ¹Norbert Prokopiuk, ²Piotr Falkowski
¹Politechnika Warszawska, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
julia.wilk2.stud@pw.edu.pl, norbert.prokopiuk.stud@pw.edu.pl, piotr.falkowski@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Dynamiczny rozwój przemysłu prowadzi do pojawiania się nowych metod wytwarzania. W ostatnich latach popularne stało się wytwarzanie addytywne, w tym w szczególności z zastosowaniem materiałów polimerowych. W przypadku przemysłu ciężkiego poszukiwane są technologie, które umożliwiają produkcję elementów o wysokich parametrach mechanicznych i termicznych – kryteria te spełnia WAAM. Niniejszy artykuł stanowi odpowiedź na wyzwanie badania dokładności wymiarowej wytwarzanych spoin oraz modelowania procesu w celu opracowania zautomatyzowanej metody wytwarzania części o przewidywalnych kształtach. Aby to osiągnąć, przeprowadzone zostały próby spawania z zastosowaniem różnych parametrów, które następnie umożliwiły dobór optymalnych nastaw przeznaczonych do rozwijanego procesu z zastosowaniem technologii MIG-MAG. Badania skupiają się na analizie geometrii spawów w zależności od wysokości wydruków metodą WAAM, na podstawie czego modelowana jest zależność pomiędzy wysokością elementu a liczbą nałożonych warstw. Wykazana została tendencja nadtapiania zbudowanego już obiektu w przypadku niezastosowania oczekiwania pomiędzy poszczególnymi warstwami, natomiast w przypadku uwzględnienia w procesie postojów, zaobserwowana została liniowa zależność pomiędzy liczbą warstw a wysokością wytworzonego elementu. Na podstawie powyższych potwierdzona została konieczność odpowiedniego chłodzenia podczas wytwarzania przyrostowego z zastosowaniem spawania.

5.
Invariant subspaces of fractional linear continuous-time systems
Tadeusz Kaczorek
Politechnika Białostocka
t.kaczorek@pb.edu.pl
Streszczenie: The A-invariant and (A,B)-invariant linear subspaces are introduced for fractional linear continuous-time linear systems. The basic properties of these invariant linear subspaces are extended to the fractional linear systems and illustrated on simple examples. An extension to fractional descriptor linear systems is also given.

6.
Problem początkowy dla dyskretnego, skalarnego systemu ułamkowego rzędu
Krzysztof Oprzędkiewicz
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
kop@agh.edu.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono problem początkowy dla skalarnego, dyskretnego systemu niecałkowitego rzędu. Operator różniczkowy ułamkowego rzędu został zamodelowany aproksymacją CFE. Zaprezentowane wyniki są zilustrowane symulacjami.

7.
Synteza układu sterowania zbiornikiem uśredniającym ze zmiennym wypełnieniem ze sprzężeniem od stanu
Michał Kolankowski, Robert Piotrowski
Politechnika Gdańska
s176294@student.pg.edu.pl, robert.piotrowski@pg.edu.pl
Streszczenie: Niniejsza praca dotyczy obiektu nieliniowego, jakim jest zbiornik uśredniający ze zmiennym wypełnieniem. Głównym celem pracy było zamodelowanie oraz synteza układu sterowania zbiornikiem uśredniającym. Jako cele sterowania przyjęto zapewnienie stabilności układu oraz zerowego uchybu w stanie ustalonym, a także uzyskanie możliwie małego czasu regulacji przy jak najmniejszym przeregulowaniu. Aby osiągnąć założone cele, najpierw wyprowadzono model matematyczny obiektu sterowania. Model został następnie zaadaptowany do formy wymaganej do przeprowadzenia syntezy sterowania poprzez linearyzację oraz redukcję wymiarów, w wyniku czego otrzymano dwa warianty układu. System sterowania zbiornikiem uśredniającym ze sprzężeniem zwrotnym od stanu oraz ze sprzężeniem zwrotnym od wyjścia z działaniem całkującym zaprojektowano przy użyciu regulatora liniowo-kwadratowego (LQR) oraz optymalizacji jego wag. Przy użyciu środowiska Matlab wykonano badania otrzymanego systemu sterowania. Ostatecznie na podstawie wyników symulacji oceniono jakość systemów sterowania w różnych wersjach oraz efekty optymalizacji.

8.
Dyskretne Sterowanie Ślizgowe z Ograniczeniem Zmiennych Stanu i Sygnału Sterującego
Marek Jaskuła, Piotr Leśniewski
Politechnika Łódzka
marek.jaskula@p.lodz.pl, piotr.lesniewski@p.lodz.pl
Streszczenie: W artykule poruszony został problem ograniczenia zmiennych stanu i sygnału sterującego w sterowaniu ślizgowym. Rozważony został dyskretny obiekt liniowy, narażony na wpływ nieznanych zakłóceń zewnętrznych. Ponadto, uwzględnione zostały zmienne w czasie niedokładności parametrów systemu. Regulator ślizgowy, zaprojektowany za pomocą reguły osiągania trybu ślizgowego, gwarantuje najszybszą i monotoniczną zbieżność punktu opisującego dynamikę obiektu do hiperpłaszczyzny ślizgowej. Co więcej, rozważone zostały ograniczenia zmiennych stanu w postaci liniowych kombinacji, a czas trwania fazy osiągania trybu ślizgowego jest ograniczony z góry. Rezultaty zostały przedstawiony w postaci lematów i formalnie udowodnione.

9.
Sterowanie suwnicą 3D za pomocą kombinacji regulatorów PID oraz FOPID optymalizowanych za pomocą algorytmu GWO
Jakub Żegleń-Włodarczyk, Klaudia Wajda
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie
zeglenjakub@gmail.com, klaudia.dziedzic04@gmail.com
Streszczenie: W artykule przedstawiono sterowanie suwnicą 3D wszystkich trzech osi (XYZ) oraz obu kątów (alfa i beta). Zastosowano regulatory PID i ich ułamkowe odpowiedniki – regulatory FOPID, które posiadają dwa dodatkowe parametry. Wcześniejsze badania koncentrowały się na bezpośrednim porównaniu dwóch typów sterowników. Tym razem autorzy zastosowali różne kombinacje, aby sprawdzić, która część systemu najbardziej wpływa na jakość sterowania. Model i symulacje zostały zaimplementowane w środowisku Matlab/Simulink. Grey-Wolf Optimizer został użyty do optymalizacji współczynników regulatorów. Porównano kilka kombinacji regulatorów PID i FOPID (np. 2 regulatory PID na osi XY i 3 regulatory FOPID na osi Z oraz kątach alfa i beta).

10.
Problem marszrutyzacji bezzałogowych statków powietrznych uwzględniający zmienne warunku pogodowe oraz zmienne terminy dostaw
¹Grzegorz Radzki, ¹Grzegorz Bocewicz, ²Jaroslaw Wikarek, ³Peter Nielsen, ¹Zbigniew Banaszak
¹Politechnika Koszalińska, ²Politechnika Świętokrzyska, ³Aalborg University, Denmark
radzki.grzegorz@gmail.com, grzegorz.bocewicz@tu.koszalin.pl, j.wikarek@tu.kielce.pl, peter@mp.aau.dk, zbigniew.banaszak@tu.koszalin.pl
Streszczenie: Przedstawiony problem będący rozszerzeniem problemu marszrutowania dotyczy planowania tras floty BSP realizujących dostawy do niecierpliwych klientów dla zmiennych warunków pogodowych. Opracowany model pozwala na proaktywne i reaktywne planowanie misji dostaw. Zaproponowane podejście bazuje na technikach programowania deklaratywnego. Przeprowadzone eksperymenty wykazały przydatność proponowanego podejścia dla problemów o skali spotykanej w praktyce.

11.
Wykorzystanie identyfikatorów RFID w sterowaniu urządzeń piorących
¹Marcin Hubacz, ¹Bartosz Pawłowicz, ¹Bartosz Trybus, ¹Mateusz Salach, ²Sebastian Kołcz
¹Politechnika Rzeszowska, ²Agendo Sp. z o.o.
m.hubacz@prz.edu.pl, barpaw@prz.edu.pl, btrybus@kia.prz.edu.pl, m.salach@prz.edu.pl, sebastian.k@agendo.pl
Streszczenie: Współczesne tekstroniczne transpondery RFID otwierają zupełnie nowe możliwości przed projektantami sprzętu AGD. W szczególności zastosowania te widoczne są w technice pralniczej, gdzie informacje zawarte w transponderze RFID wszytym w odzież można wykorzystać do wyboru najlepszego programu prania dla danego rodzaju tkaniny lub do wyboru odpowiedniego programu prania dla różnych umieszczonych tkanin w bębnie pralki. W ramach prac zaprojektowano i zbudowano stanowisko do demonstracji zastosowania transponderów RFIDtex w urządzeniu myjącym. Przygotowano system zarządzania dla zbudowanego modelu pralki wyposażonej w urządzenie RWD (ang. Read-Write Device) wspierający podejmowanie decyzji o wyborze danej funkcji urządzenia na podstawie danych dostarczanych przez odczyt identyfikatorów RFIDtex zintegrowanych z odzieżą. Urządzenie piorące zintegrowano z chmurą obliczeniową do zarządzania ubraniami bazując na ich unikalnym identyfikatorze, a także jako moduł pośredniczący do aplikacji „wirtualnej szafy”. W ramach prac sprawdzono skuteczność działania stacji z wykorzystaniem próbek.

12.
Early-Stage Faults Detection using Harmony Search Algorithm and STFT-Based Spectral Kurtosis
Muhammad Ahsan, Dariusz Bismor
Politechnika Śląska
ahsanmuhammad@aol.com, Dariusz.Bismor@polsl.pl
Streszczenie: The predictive maintenance of rotating machines helps to prevent economic loss and personal damage. Vibrational data of bearing is used to measure the early-stage faults but sometimes this vibrational data consists of many unwanted signals that need to be removed before applying the signal processing techniques. This paper proposes an algorithm to design a dynamic filter that can adjust its bandwidth and central frequency according to different faults that occurs in the rotating bearing. The harmony search algorithm is used to optimize the bandpass filter parameters according to the faults and the short-time Fourier trans-form-based Spectral Kurtosis helps measure the strength of fault frequencies. The filter parameters are selected that correspond to the maximum value of the short-time Fourier transform-based Spectral Kurtosis. The simulation results verify the performance of the proposed algorithm.

13.
Porównanie zachowania modeli nieliniowego i liniowego przy ocenie stateczności rakiet
Dariusz Miedziński, Robert Głębocki
Politechnika Warszawska
dariusz.miedzinski2.dokt@pw.edu.pl, robert.glebocki@pw.edu.pl
Streszczenie: Artykuł prezentuje porównanie modeli liniowych i nieliniowych w zakresie badania stateczności statycznej i dynamicznej rakiet. Zaprezentowany został pełen model nieliniowy rakiety wraz z wyprowadzeniem modelu liniowego z wykorzystaniem teorii małych zaburzeń. Podane zostały kryteria określania stateczności statycznej i dynamicznej. Stworzono model symulacyjny, który został zwalidowany na podstawie danych z testów lotnych rakiety FOK, który wykorzystano następnie do generacji wyników w postaci tabel i wykresów. Wyniki pokazują, że liniowe przybliżenie modelu nieliniowego jest wystarczające przy ocenie stateczności rakiet we wszystkich fazach lotu.

14.
Błędy wielowątkowości w automatyzacji odczytu danych
Rafał Wojszczyk, Damian Giebas
Politechnika Koszalińska
rafal.wojszczyk@gmail.com, damian.giebas@s.tu.koszalin.pl
Streszczenie: Wraz z rozwojem dziedziny Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things) możliwe dziś jest budowanie systemów informatycznych spełniających rolę systemów kontrolno-pomiarowych przez osoby nie będące profesjonalistami. Systemy takie wytwarzane zgodnie z ideą “Zrób to sam” (ang. Do It Yourself) z powodzeniem wdraża się w nie tylko w domach, ale także w małych przedsiębiorstwach, których nie stać na wynajęcie profesjonalnego zespołu specjalizującego się w budowie tego typu systemów. Systemy te budowane są najczęściej z pominięciem wielu zasad inżynierii oprogramowania np. testowaniem co powoduje, że systemu te np. nie spełniają norm bezpieczeństwa lub działają niestabilnie. W niniejszej pracy podjęto się próby zlokalizowania błędów w aplikacji serwerowej systemu informatycznego pełniącego rolę systemu alarmowego i pomiaru wybranych właśności.

15.
Wielowymiarowa kontrola dynamicznych obiektów częściowo obserwowalnych
¹Viacheslav Ivashchuk, ²Igor Korobiichuk
¹National University of Food Technologies, Ukraine, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
ivaschuk@nuft.edu.ua, kiv_igor@list.ru
Streszczenie: Artykuł poświęcony opracowaniu algorytmu wielowymiarowego sterowania ślizgowego dla klasy złożonych obiektów, które posiadają nieliniowe sprzężenie zwrotne. Przedstawiono m.in. sterowanie procesem suszenia przy zwiększeniu wypełnienia komory, które zwykle steruję się proporcjonalno-całkująco-różniczkującym regulatorem (PID), które wykorzystane dla porównania wyników stabilności parametrycznej. Celem pracy było zaproponowanie hybrydowego algorytmu sterowania zawierającego odwrotną odpowiedź dynamiczną estymacji oraz nieliniowy model dynamiczny procesów cieplnych w komorze suszenia obiektu częściowo obserwowalnego. Zrobiliśmy to dla procesu suszenia rozpyłowego, aby zminimalizować straty jakości produktu poprzez dostosowanie wejść suszarki zgodnie z zakłóceniami wewnętrznymi i ograniczeniami procesu.

16.
Model optymalizacji procesu produkcyjnego dla architektury korporacyjnej przedsiębiorstwa
Zbigniew Juzoń, Jarosław Wikarek, PaweŁ Sitek
Politechnika Świętokrzyska
zjuzon@tu.kielce.pl, j.wikarek@tu.kielce.pl, sitek@tu.kielce.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono i omówiono zagadnienia zarządzania procesami produkcyjnymi w architekturze korporacyjnej przedsiębiorstwa w kontekście zwiększenia ich wolumenu i wydajności. Architektura przedsiębiorstwa określa również parametry procesu technologicznego, a także umożliwia zarządzanie złożonym zespołem czynności pomocniczych. Na etapie wdrażania automatyzacji i robotyzacji procesów produkcyjnych, których celem jest zastąpienie (lub przynajmniej znaczne zmniejszenie) zaangażowania ludzi w proces produkcyjny, najczęściej stosowane są nowoczesne technologie (roboty mobilne, AVG, PLC, IoT, RFID, przetwarzanie w chmurze itp.). W efekcie pojawia się problem z właściwą alokacją i konfiguracją zasobów produkcyjnych. Wszystko to ma silny wpływ na pozycję firmy na rynku. Istnieje sprzeczność między planowaniem a orientacją na wartość w produkcji. Umiejętność zarządzania planami produkcyjnymi jest kluczem do osiągnięcia przewagi rynkowej. W artykule zaproponowano model optymalizacji procesu produkcyjnego w postaci matematycznego problemu programistycznego.

17.
KONSTRUKCJA SPRZĘTU I OPROGRAMOWANIE KOMPUTERA POKŁADOWEGO STERUJĄCEGO SYSTEMEM STABILIZACJI LOTU
Maciej Filipowicz, Cezary Szczepański
SBŁ – Instytut Lotnictwa
maciej.filipowicz@ilot.lukasiewicz.gov.pl, cezary.szczepanski@ilot.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono konstrukcję i działanie komputera pokładowego systemu stabilizacji lotu, opracowanego w Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytucie Lotnictwa. Prezentowana jednostka jest blokiem elektronicznym realizującym automatyczną stabilizację lotu samolotu za pomocą trymerów. Urządzenie zostało zaprojektowane w oparciu o wymagania samolotu PZL-130 Orlik. Artykuł zawiera opis konstrukcji sprzętu i oprogramowania jednostki, możliwości jednostki, wyniki testów oraz wnioski z możliwymi do implementacji usprawnieniami.

18.
Obsługa typów danych normy PN-EN 61131-3 w architekturze ARM z ograniczeniami dostępu do pamięci
Marcin Hubacz, Jan Sadolewski, Bartosz Trybus
Politechnika Rzeszowska
m.hubacz@prz.edu.pl, jsad@prz.edu.pl, btrybus@kia.prz.edu.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących obsługi typów danych z normy PN-EN 61131-3 w układach o architekturze ARM. Badania wykonano dla kilku różnych platform sprzętowych z jednostkami centralnymi z serii Cortex-M i Cortex-A. Testy przeprowadzono w oparciu o środowisko CPDev do tworzenia i uruchamiania oprogramowania sterującego. Ze względu na ograniczenia architektury ARM opracowano trzy metody dostępu do pamięci, a wyniki pozwalają określić najefektywniejszą. W artykule przedstawiono także proponowane rozszerzenie maszyny wirtualnej CPDev z nowymi instrukcjami, dzięki którym operacje na danych w rozwiązaniach o architekturze ARM działają bardziej wydajnie.

19.
Krok dyskretyzacji i nastawy PID w dyskretnym serwomechanizmie napięciowym
Andrzej Bożek, Leszek Trybus
Politechnika Rzeszowska
abozek@prz.edu.pl, ltrybus@prz.edu.pl
Streszczenie: Przedstawiono metodę doboru kroku dyskretyzacji i nastaw dyskretnego regulatora PID dla modelu serwomechanizmu z silnikiem sterowanym napięciowo opisanym jako integrator ze stałą czasową. Założeniem metody jest lokalizacja potrójnego bieguna układu zamkniętego, aby zapewnić gładkie przebiegi regulacyjne. Daną projektową stanowi czas regulacji. Zbadano w jakim stopniu filtracja składowej różniczkującej regulatora skraca wymagany krok dyskretyzacji. Rozważono także rozszerzony problem projektowy z zadanym dodatkowo stopniem filtracji.

20.
Implementacja autopilota okrętowego w środowisku CPDev
Zbigniew Świder
Politechnika Rzeszowska
swiderzb@prz-rzeszow.pl
Streszczenie: Autopiloty okrętowe można podzielić na konwencjonalne, zdolne jedynie do utrzymywania zadanego kursu, oraz zaawansowane, które dodatkowo mogą utrzymywać statek na „ścieżce” łączącej zadane punkty nawigacyjne na trasie. W artykule przedstawiono strukturę prototypowego autopilota statku zaimplementowanego w środowisku CPDev oraz wzory pozwalające wyznaczyć nastawy regulatora kursu (PID) oraz trasy (PI) w regulacji kaskadowej. Dla każdego z nich przyjęto pojedyncze parametry projektowe określające dynamikę zamkniętej pętli regulacji. Reguły te zastosowano w oprogramowaniu prototypu autopilota, stworzonego we współpracy z holenderską firmą projektującą systemy sterowania i wizualizacji dla statków.

21.
BEZPIECZEŃSTWO UŻYTKOWANIA BEZZAŁOGOWYCH MASZYN ROBOCZYCH
Andrzej Typiak, Rafał Typiak
Wojskowa Akademia Techniczna
andrzej.typiak@wat.edu.pl, rafal.typiak@wat.edu.pl
Streszczenie: Streszczenie: Rozwój zautomatyzowanych systemów maszyn w kierunku pracy autonomicznej przebiega szybko w różnych sektorach przemysłu. W referacie przedstawiono aktualną sytuację w przepisach normalizujących i wspierających rozwój maszyn roboczych w obszarze budownictwa. Dokonano przeglądu istniejących norm ISO i IEC oraz elementów pracy związanych z maszynami autonomicznymi, a także działań w międzynarodowych grupach branżowych dotyczących automatyzacji i autonomii maszyn. Zidentyfikowano trzy różne podejścia do koncepcji bezpieczeństwa dla różnych warunków pracy. W referacie skupiono się także na problematyce komunikacji pokładowej maszyny. Analizując różne systemy i podstawowe wymagania, pojawia się kilka możliwości optymalizacji przy połączeniu różnych źródeł danych. Wykazano, że połączenie różnych systemów na poziomie maszyny, a także połączenie między maszynami będzie miało duży wpływ zarówno na wydajność poszczególnych systemów jak i samej maszyny.

22.
Badanie zachowania obiektu sterującego przy jego modelowaniu komputerowym
¹Yaroslav Smityuh, ¹Vasii Kyshenko, ¹Alexander Romashchuk
¹National University of Food Technologies, Ukraine
smityuh1@gmail.com, vdk.nuft@gmail.com, alexandr290994@gmail.com
Streszczenie: Analizę szeregów czasowych zmiennych procesu oczyszczania soku w cukrowni przeprowadzono metodami dynamiki nieliniowej, co pozwoliło na wyznaczenie wartości chaosu i losowości na podstawie głębokości predykcji zachowania obiektu. Przeprowadzono rekonstrukcję atraktorów obiektów i określono ich cechy. Wyznaczono fraktalny wymiar szeregów czasowych głównych parametrów technologicznych, co pozwoliło na prognozę zachowania obiektu. Określono intensywność wpływu wartości parametru technologicznego na proces zwiększenia efektywności zagospodarowania kompleksu technologicznego cukrowni.

23.
Model sieci neuronowej do prognozowania efektywnego gospodarowania zasobami dla stacji dyfuzyjnej cukrowni
¹Nataliia Zaiets, ²Lidiia Vlasenko, ³Nataliia Lutska, ⁴Vladimir Shtepa
¹National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, ²Kyiv National University of Trade and Economics, Ukraine, ³National University of Food Technologies, Ukraine, ⁴Polessky State University, Belarus
z-n@ukr.net, vlasenko.lidia1@gmail.com, lutskanm2017@gmail.com, shns1981@gmail.com
Streszczenie: W artykule zaproponowano model stacji dyfuzyjnej cukrowni w oparciu o sieć neuronową, która przewiduje główne technologiczne wskaźniki efektywności wykorzystania zasobów. W przeciwieństwie do istniejących rozwiązań, prognozowanie odbywa się w czasie rzeczywistym, co pozwala na zwiększenie wsparcia informacyjnego operatora-technologa na pomiarach jakości przedsiębiorstwa bez dodatkowego obciążenia laboratorium przemysłowego. Zaproponowany model przewiduje ubytek cukru w pulpie oraz ilość cukru w soku dyfuzyjnym z błędem mniejszym niż 2%. Zmiennymi wejściowymi modelu prognostycznego są automatycznie mierzalne zmienne technologiczne procesu. Uzyskana informacja umożliwia podejmować odpowiednią decyzję o zmianie trybów technologicznych (temperatury i zużycia) na stacji, podnosząc tym samym jakość przerobu buraków. Artykuł składa się z dwóch części: analizy zmiennych procesowych, w tym statystycznej oraz definicji zmiennych modelu wejściowego i wyjściowego; opracowanie i weryfikacja modelu prognostycznego.

24.
Analiza falkowa zachowania się procesu rektyfikacji alkoholu jako przedmiotu kontroli
¹Yaroslav Smityuh, ¹Vasii Kyshenko, ¹Anatoliy Ladanyuk, ¹Dmitry Krishchenko, ²Igor Korobiichuk
¹National University of Food Technologies, Ukraine, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
smityuh1@gmail.com, vdk.nuft@gmail.com, ladanyuk@ukr.net, eltarslash@gmail.com, kiv_igor@list.ru
Streszczenie: W pracy rozpatrzono matematyczne i numeryczne modelowanie szeregów czasowych zmiennych procesu technologicznego rektyfikacji alkoholu za pomocą analizy falkowej. Algorytm przetwarzania szeregów czasowych polega na określeniu stochastyczności, chaosu i analizie stanów specjalnych układu za pomocą transformacji falkowej. Ta złożona aplikacja dostarcza pełniejszych informacji o badanym procesie, opisanych szeregami czasowymi. Skuteczność metody analizy falkowej czasu udowadnia szereg parametrów technologicznych produkcji alkoholu w celu poprawy dokładności kontroli i diagnozowania sytuacji krytycznych.

25.
Wykorzystanie mikrokontrolera STM32f103xx do tworzenia i prototypowania tanich eksperymentów laboratoryjnych
¹Svitlana Sharuda, ¹Oleh Sharuda, ¹Sergey Kirichuk, ¹Natalya Savitskaya, ¹Sergey Shved
¹National University of Food Technologies, Ukraine
sveta.sharuda@gmail.com, oleh.sharuda@gmail.com, s.kiritchouk@gmail.com, savitskanm@ukr.net, shved_sergey@ukr.net
Streszczenie: W tym artykule opisano projekt Home Lab Easy Kit, który można wykorzystać do uproszczenia tworzenia konfiguracji eksperymentalnej i zaoszczędzenia czasu na inne ważniejsze zadania, takie jak logika eksperymentu, obliczenia itp. Wydajność osiąga się dzięki wygenerowanemu oprogramowaniu dla dobrze znanego, taniego i dostępnego mikrokontrolera (MCU) STM32F103C8T6. Na rynku są dostępni płyty, które można również określić mianem „niebieskiej pigułki”. Projekt ten umożliwia połączenie z wygenerowaną biblioteką C++, która implementuje komunikację z mikrokontrolerem i zapewnia proste interfejsy do urządzeń peryferyjnych MCU. Ten projekt pozwala na użycie niektórych urządzeń peryferyjnych STM32F103C8T6 z mikrokomputerami opartymi na Linuksie, takimi jak Raspberry Pi, przy użyciu magistrali I2C.

26.
Theoretical simulations of scanning electrochemical microscope positioning system
Mantas Makulavičius, Andrius Dzedzickis, Vytautas Bučinskas, Jurga Subačiūtė-Žemaitienė, Inga Morkvėnaitė-Vilkončienė
Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania
mantas.makulavicius@vilniustech.lt, andrius.dzedzickis@vilniustech.lt, vytautas.bucinskas@vilniustech.lt, jurga.subaciute-zemaitiene@vilniustech.lt, inga.morkvenaite-vilkonciene@vilniustech.lt
Streszczenie: This paper deals with the scanning electrochemical microscope microelectrode (SECM) positioning methods. Constant height, constant distance, and hopping intermittent contact methods were analyzed. Control algorithms are created, and the system is programmed in MATLAB Simulink environment using the existing mathematical SECM negative feedback model. Simulations were made using these models and the results were com-pared with a known object. Results show that both, constant distance and HIC methods provided better results than the constant height positioning method.

27.
Sitting posture monitoring using Velostat® based pressure sensors matrix
Vaiva Treciokaite, Aurimas Cerskus, Andrius Dzedzickis, Vytautas Bucinskas, Marius Sumanas, Inga Morkvėnaite-Vilkonciene
Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania
vaiva.treciokaite@vilniustech.lt, aurimas.cerskus@vilniustech.lt, andrius.dzedzickis@vgtu.lt, vytautas.bucinskas@vgtu.lt, m.sumanas@gmail.com, inga.morkvenaite-vilkonciene@vilniustech.lt
Streszczenie: Working in an office environment leads to sedentary behavior. Prolonged sitting increases back pain and soreness, leading to spinal trauma – scoliosis. Therefore, this research aims to create an automatic tool to help identify the main human body characteristics responsible for good body mass distribution. For this purpose, an 8×8 pressure sensor matrix with signal acquisition system was built using Velostat®. The commercially available composite piezoresistive material was selected as a pressure transducer due to its flexibility, versatility and low price. After system calibration, its functionality was validated by observing the sitting postures of 9 participants. Participant matrix map analysis showed differences in force distribution between sexes and subjects with and without spine trauma. This research will help monitor the office environment and increase workers’ health and productivity.

28.
Behawioralne sterowanie mobilnym robotem kołowym z wykorzystaniem neuronowego programowania dynamicznego.
Zenon Hendzel, Maciej Kołodziej
Politechnika Rzeszowska
zenhen@prz.edu.pl, csraziel@gmail.com
Streszczenie: W niniejszym artykule proponujemy nową metodę nawigacji opartej na czujnikach do nawigacji kołowego robota mobilnego, opartą na neuronowym programowaniu dynamicznym (NDP). Omawiamy oparte na czujnikach podejście do projektowania ścieżek i sterowania kołowym robotem mobilnym (WMR) w nieznanym środowisku 2D z przeszkodami statycznymi. Opracowano strategię nawigacji obejmującą dwa główne zachowania: dotarcie do środka bezkolizyjnego zachowania w przestrzeni oraz zachowanie w poszukiwaniu celu. Każde zachowanie niskiego poziomu zostało zaprojektowane na etapie projektowania, a następnie połączone w celu określenia odpowiednich działań oddziałujących na środowisko na etapie działania. Nawigator NDP, który jest głównym tematem tego artykułu, może łączyć zachowania niskiego poziomu, tak aby robot mobilny mógł przejść do pozycji docelowej bez kolizji z przeszkodami, jedną dla przeszkód wypukłych, a drugą dla wklęsłych. Nawigator jest miękkim przełącznikiem, opartym na idei NDP, czasami nazywanym uczeniem wzmacniania (RL), który wybiera więcej niż jedną akcję, która ma być aktywna w różnym stopniu na każdym kroku czasowym. Rozwiązanie to opiera się na metodzie RL architektury aktor-krytyk dla stanu ciągłego, ciągłego i nie wymaga wcześniejszego uczenia się i pracy on-line bez wiedzy o modelu robota. Proponowane systemy RL będą w stanie uniknąć zbyt wielu prób i błędów procesu uczenia się. Wyjście poziomu nawigacji jest wprowadzane do kontrolera śledzenia neuronowego, który uwzględnia dynamikę WMR. Przeprowadzono symulacje komputerowe w celu zilustrowania wydajności proponowanego rozwiązania poprzez serię eksperymentów na emulatorze WMR Pioneer-2DX.

29.
Przewidywanie dynamiki egzoszkieletu rehabilitacyjnego z wolnymi stopniami swobody
Piotr Falkowski
SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
piotr.falkowski@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Wyzwania współczesnego świata przyspieszyły znacząco rozwój w wielu obszarach technologii, w tym m.in. robotyce rehabilitacyjnej. W przypadku zrobotyzowanej rehabilitacji motorycznej, główny nacisk został położony na zapewnienie terapii zdalnej, możliwej do realizacji w domu, a zgodnie z przeprowadzonymi badaniami wiodącym trendem w zakresie fizjoterapii stała się również terapia funkcjonalna. Aby było możliwe połączenie obu obszarów, konieczne jest opracowanie innowacyjnego rozwiązania mechatronicznego, umożliwiającego zdalną terapię funkcjonalną. Opisywane badania oparte są na koncepcji egzoszkieletu z wolnymi stopniami swobody, przeznaczonego do kinezyterapii kończyny górnej, jednak mogą mieć zastosowanie w przypadku dowolnych struktur z niekontrolowanymi połączeniami ruchomymi. Artykuł stanowi odpowiedź na problem sterowania nie w pełni kontrolowanymi robotami, szczególnie biorąc pod uwagę, że parametry masowe przyłączanej kończyny użytkownika pozostają nieznane. Zbadane sterowanie predykcyjne jest oparte na modelu układu wykorzystującym rekurencyjne sieci neuronowe, a wszystkie symulacje zostały wykonane bez użycia rzeczywistych urządzeń. Niemniej wyniki prób dowodzą, iż ten rodzaj sterowania może być efektywnie wykorzystywany w przypadku egzoszkieletów o wolnych stopniach swobody i mogą stanowić bazę do doboru parametrów sieci neuronowych do takich zastosowań.

30.
Intuicyjne programowanie robota z wykorzystaniem percepcji RGB-D i neuronowego detektora obiektów
Bartłomiej Kulecki
Politechnika Poznańska
b.kulecki@gmail.com
Streszczenie: Programowanie robotów wymaga znajomości konkretnego języka programowania robota oraz interfejsów sterowania. Ponadto przeprogramowanie robota, aby wykonał nieco inne zadanie, wymaga wiedzy specjalistycznej. Wymagania te ograniczają zastosowanie robotów w małych, elastycznych zakładach produkcyjnych, w których robot powinien być często przeprogramowywany. W artykule przedstawiono interfejs człowiek-robot do programowania manipulatora z kamerą RGB-D do zadań typu „pick-and-place” przy użyciu języka naturalnego. Proponujemy architekturę systemu do intuicyjnego programowania ruchów robota, która wykorzystuje rozpoznawanie głosu, wskaźnik i moduł wykrywania obiektów oparty o konwolucyjną sieć neuronową. Stworzony system pozwala operatorowi zaprogramować trajektorię ruchu lub wybrać obiekt do uchwycenia za pomocą wskaźnika wizualnego i komend głosowych.

31.
WPŁYW DYNAMIKI SAMOLOTU I JEGO STANU LOTU NA BEZPIECZEŃSTWO WYKONANIA MANEWRU OMINIĘCIA RUCHOMYCH PRZESZKÓD
Jerzy Graffstein
SBŁ – Instytut Lotnictwa
jerzy.graffstein@ilot.edu.pl
Streszczenie: Właściwe określenie istotnych czynników wpływających na przebieg wyliczanego manewru uniknięcia kolizji z ruchomymi przeszkodami jest niezbędne w celu zapewnienia bezpiecznego ominięcia ruchomej przeszkody. Jednocześnie w trakcie manewru omijania wymagane jest zachowanie żądanej separacji pomiędzy samolotem a przeszkodami. Przedmiotem pracy jest analiza sposobu w jaki czynniki wpływają na przebieg manewru antykolizyjnego z uwzględnieniem deformacji trajektorii i zmian przebiegu odległości samolotu od wykrytych przeszkód. Skupiono się na wewnętrznych oddziaływaniach, które wynikają z istotnych zmian zachowania się samolotu. Rozważania zostały zilustrowane wybranymi wynikami z symulacji komputerowych typowych manewrów ominięcia przeszkód, poddanych negatywnym wpływom wybranych czynników. Zaproponowano wytyczne, które powinny umożliwić przeciwdziałanie niekorzystnym oddziaływaniom na realizację wyliczonego manewru.

32.
Opracowanie wysoko mobilnej bezzałogowej platformy hybrydowej do zadań szybkiego reagowania.
Jakub Kowaliński, Tomasz Krakówka, Rafał Więckowski, Mikołąj Zarzycki
SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
jakub.kowalinski@piap.lukasiewicz.gov.pl, tomasz.krakowka@piap.lukasiewicz.gov.pl, rafal.wieckowski@piap.lukasiewicz.gov.pl, mikolaj.zarzycki@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Artykuł dotyczy najważniejszych kwestii projektowania pojazdu bezzałogowego do realizacji zadań obserwacyjnych przy ochronie perymetrycznej granicy państwa. Przedstawiona została analiza warunków terenowych koniecznych do pokonywania przez pojazd bezzałogowy oraz opis kluczowych podzespołów pojazdu HUNTeR odpowiedzialnych za możliwość pracy w tego typu warunkach. Zawarto też badania weryfikujące założenia podstawowe projektu w zakresie pracy z maksymalną prędkością przejazdu.

33.
Przyjazne multiplatformowe narzędzia śledzenia: Shadow builder
Alexandre Malki, Tomasz Kołcon, Mateusz Maciaś
SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
amalki@piap.pl, tkolcon@piap.pl, mmacias@piap.pl
Streszczenie: Śledzenie poszczególnych kroków wykonywania się aplikacji oraz testów porównawczych jest obowiązkowym krokiem w kierunku tworzenia wysokiej jakości oprogramowania. Jest wiele różnych narzędzi śledzących, ale każde ma jakieś ograniczenia i specyficzne cechy. Ta różnorodność narzędzi zmusza twórców do dodatkowych wysiłków w celu zwiększenia czytelności kodu. Ten artykuł przedstawia rozwiązania redukujące konieczność tworzenia rozgałęzień oprogramowania w celu uzyskania multiplatformowego, czytelnego kodu bazowego oraz przedstawia porównanie z istniejącymi już narzędziami.

34.
Nawigacja wizyjna zapewniająca niezawodność misji UAV
¹Tomasz Pogorzelski, ²Teresa Zielińska
¹SBŁ – Instytut Lotnictwa, ²Politechnika Warszawska
Tomasz.Pogorzelski@ilot.lukasiewicz.gov.pl, teresaz@meil.pw.edu.pl
Streszczenie: Redundantna lokalizacja jest istotna w zadaniach sterowania ruchem maszyn bezzałogowych. Kluczową rolę odgrywa ona np. w miastach, gdzie sygnały radiowe szczególnie podatne są na zakłócenia, występują odbicia sygnałów czy ich chwilowy ich brak skutkiem zasłonięcia bezpośredniej ścieżki łączności z satelitami. W przypadku utraty sygnału nawigacji satelitarnej, wywołanym powyższymi czynnikami bądź awarią sprzętu, autopilot powinien zidentyfikować położenie oraz orientację maszyny w celu pomyślnego ukończenia misji. W niniejszej publikacji przedstawiono propozycję konfiguracji sprzętowej, określono typy algorytmów oraz porównano ich możliwości w celu określenia lokalizacji geograficznej w czasie rzeczywistym podczas wykonywania przelotu. Przedstawiono również kierunki dalszych prac.

35.
Inteligentny magazyn jako przykład użycia micro-ROS.
Tomasz Kołcon, Mateusz Maciaś, Alexandre Malki
SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
tkolcon@piap.pl, mateusz.macias@piap.lukasiewicz.gov.pl, alexandre.malki@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: Stosowanie ROS/ROS2 w prawdziwym życiu staje się coraz bardziej powszechne. Jednym z rozszerzeń ROS2 jest micro-ROS. Inteligentny magazyn to przypadek użycia, który ma na celu zademonstrowanie, w jaki sposób micro-ROS może być używany w środowisku opartym o sieć bezprzewodową o niskim poborze mocy. W opisywanym przypadku mobilna platforma bazowa porusza się po magazynie wykonując zaplanowane zadania. Niniejszy dokument opisuje jak dzięki micro-ROS można w prosty sposób dołączyć proste urządzenia, takie jak czujniki i elementy wykonawcze, które oparte są na mikrokontrolerach, do dużego systemu opartego na ROS/ROS2.

36.
Prototyp modularnego solarnego urządzenia nadążnego Arm-Z
¹Ela Zawidzka, ¹Jacek Szklarski, ²Wojciech Kinski, ¹Machi Zawidzki
¹Polska Akademia Nauk, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
zawidzka@ippt.pan.pl, jszklarski@gmail.com, wkinski@piap.lukasiewicz.gov.pl, zawidzki@gmail.com
Streszczenie: Arm-Z (AZ) to koncepcja manipulatora robotycznego złożonego z przystających modułów połączonych szeregowo z możliwością względnych skrętów. Zaletami AZ są: ekonomizacja dzięki masowej produkcji modułów i niezawodność dzięki temu, że moduły które uległy awarii mogą łatwo być zastąpione, ponadto AZ dzięki swej hiper-redundantności mimo awarii niektórych modułów pozostaje do pewnego stopnia sterowalny. Wadą AZ jest nieintuicyjne i skomplikowane sterowanie. Pierwsze prace na temat AZ pojawiły się sześć lat temu i koncentrowały się na sterowaniu wirtualnym manipulatorem AZ poprzez odpowiedni dobór względnych skrętów składowych modułów. Niniejszy artykuł dokumentuje wykonanie i testy operacyjne wstępnego fizycznego kilkumodułowego prototypu AZ wykonanego względnie tanimi metodami. Moduły zostały zmontowane z elementów wykonanych techniką druku 3D z materiału PET. Każdy moduł został wyposażony w przekładnię umożliwiającą ustawienie kierunku skrętu względnego na dodatni (w prawo) lub ujemny (w lewo). Mimo swej prostoty system ten wykonuje użyteczne zadania kinematyczne.

37.
Problematyka doboru obciążeń przy projektowaniu i optymalizacji manipulatorów przenośnych robotów mobilnych do zastosowań specjalnych
¹Tomasz Krakówka, ²Andrzej Typiak
¹SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, ²Wojskowa Akademia Techniczna
tomasz.krakowka@piap.lukasiewicz.gov.pl, andrzej.typiak@wat.edu.pl
Streszczenie: Konstrukcje manipulatorów robotów mobilnych do zastosowań specjalnych muszą podlegać optymalizacji w celu osiągnięcia wymaganych zdolności roboczych przy zachowaniu niskiej masy. W literaturze dotyczącej optymalizacji konstrukcji manipulatorów autorzy najczęściej przyjmują w swoich obliczeniach najbardziej niekorzystny stan obciążenia, bodź uwzględniają kilka wyróżnionych stanów obciążenia wynikających z statyki lub ruchu dynamicznego obciążonego manipulatora. Do przeprowadzenia optymalizacji konstrukcji manipulatora robota teleoperowanego, który podczas operowania narażony jest na kontakt z przeszkodami w nieustrukturyzowanym środowisku analiza obciążeń musi być wykonana wieloaspektowo. Wyniki takiej analizy służą do doboru elementów manipulatora np. napędów a także do określenia obciążeń dla projektowania struktury nośnej konstrukcji oraz jej optymalizacji. Wyznaczone obciążenia mogą zostać wykorzystane do optymalizacji topologicznej komponentów manipulatorów w celu minimalizacji masy przy zachowaniu wytrzymałości dostosowanej do warunków pracy. Przedstawione są wstępne prace nad przygotowaniem metody doboru takich obciążeń.

38.
Eksperymentalne porównanie wybranych optycznych czujników triangulacyjnych i TOF
Bogdan Kreczmer, Piotr Portasiak
Politechnika Wrocławska
bogdan.kreczmer@pwr.edu.pl, portasiak@gmail.com
Streszczenie: W artykule porównano i omówiono cechy dwóch optycznych czujników odległości. Rozważane czujniki to czujnik triangulacyjny GP2Y0A02YK0F oraz czujnik czasu przelotu VL53L0X. Do porównania i zilustrowania ich cech wykorzystano wyniki przeprowadzonych eksperymentów. Zostały one omówione, jak też podano wyjaśnienia niektórych obserwowanych zjawisk.

39.
Metoda identyfikacji źródeł promieniowanych zaburzeń elektromagnetycznych w oparciu o pomiary w strefie bliskiego pola
Krzysztof Trzcinka
SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
krzysztof.trzcinka@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań prostego urządzenia, polegające na lokalizacji źródła emisji zaburzeń metodą pomiarów w strefie bliskiego pola z manualnym pozycjonowaniem sondy pomiarowej. Skuteczność lokalizacji źródła zaburzeń została ostatecznie zweryfikowana pozytywnym wynikiem badań emisji promieniowanej w laboratorium EMC metodą znormalizowaną.

40.
Monitorowanie procesu wytopu szkła z wykorzystaniem analizy obrazów
Piotr Garbacz, Piotr Czajka
SBŁ – Instytut Technologii Eksploatacji
piotr.garbacz@itee.radom.pl, piotr.czajka@itee.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono metodę monitorowania procesu wytopu w piecu szklarskim bazującą na analizie obrazów. W celu zapewnienia wysokiej niezawodności systemu monitoringu oraz dostosowania do warunków przemysłowych zaprojektowano wytrzymały moduł głowicy wizyjnej i zintegrowano go z systemami chłodzenia i automatycznego wycofywania z wnętrza pieca. Przeprowadzono weryfikację struktury systemu wizyjnego podczas wykonanych testów długoterminowych. W efekcie zidentyfikowano główne czynniki ryzyka i wpływ warunków pracy w miejscu instalacji systemu. Na podstawie zarejestrowanych podczas eksploatacji obrazów, zaimplementowano algorytmy przetwarzania i analizy do wyznaczania wybranych parametrów procesu. Dodatkowo zaproponowano algorytmy autodiagnostyki do identyfikacji niepożądanych zachowań systemu podczas przyszłej eksploatacji. Ważną kwestią opisywanego systemu była również integracja z zakładową siecią w hucie i powstającą bazą wiedzy. W końcowej części artykułu przedstawiono korzyści płynące z zastosowania ciągłego monitorowania procesu wytopu szkła bazującego na analizie obrazu, w tym możliwość statystycznej analizy danych z wykorzystaniem technologii uczenia maszynowego.

41.
Wpływ ekspozycji kamery na rezultaty działania przetwarzania przestrzenno-częstotliwościowego i jakość otrzymywanych obrazów amplitudowych
Piotr Miś, Przemysław Szulim
Politechnika Warszawska
piotr.mis.dokt@pw.edu.pl, przemyslaw.szulim@pw.edu.pl
Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki eksperymentów mających na celu ujawnienie wpływu parametrów rejestracji obrazu takich jak czas ekspozycji, na jakość wynikowego obrazu amplitudowego. Obraz amplitudowy to skondensowany sposób reprezentacji danych, który jest wynikiem działania przetwarzania przestrzenno-częstotliwościowego. Jest to autorska metoda wykorzystująca analizę widmową i skupia się na badaniu zmian poziomów jasności pikseli w czasie. Zaproponowany przez autorów obraz amplitudowy jest czymś nowym w stosunku do znanych rozwiązań stosujących pulsacyjne znaczniki świetlne. Główną motywacją do podjęcia prac w tym zakresie była potrzeba zaprojektowania systemu lokalizacyjnego, który będzie korzystał generował informację o położeniu z kilku niezależnych źródeł. Autorska metoda może zostać wykorzystana w zagadnieniu lokalizacji i nawigacji a jej cechą szczególną jest zdolność do rozpoznawania znaczników znajdujących się w dużej odległości od odbiornika. W niniejszej pracy autorzy przedstawiają rezultat badań wpływu czasu ekspozycji kamery rejestrującej na jakość obrazów wynikowych w celu doboru jak najlepszej wartości. Początek pracy przedstawia opis jak czas ekspozycji kamery może potencjalnie wpływać na jakość uzyskiwanych obrazów. Dodatkowo opis problemu został wsparty poprzez analizę literaturową prac związanych z zagadnieniem lokalizacji w oparciu o znaczniki i kamerę. W następnym paragrafie został przedstawiony schemat i opis przetwarzania przestrzenno-częstotliwościowego oraz główne cele generowania obrazów amplitudowych. W części badawczej pracy opisano przyjęte założenia, sprzęt oraz procedurę badawczą. Następnie zaprezentowano wyniki badań wpływu czasu ekspozycji kamery na jakość wynikowych obrazów amplitudowych W końcowej części przedstawiono podsumowanie badań, wnioski co do doboru czasu ekspozycji kamery oraz przyszłościowe cele badawcze.

42.
OPRACOWANIE PROJEKTU BIOREAKTORA DO HODOWLI KULTUR KOMÓRKOWYCH
¹Igor Korobiichuk, ²Serhii Semeniuk, ²Vladyslav Shybetskyi, ²Sergii Kostyk, ²Vadym Povodzinsky
¹SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, ²National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
kiv_igor@list.ru, semmeniuk@gmail.com, v.shybetsky@gmail.com, kostyksergey@ukr.net, vnpovodzinski@ukr.net
Streszczenie: Opracowano nowy projekt bioreaktora do hodowli kultur komórkowych zależnych od zakotwiczenia w pojedynczej warstwie. Przeprowadzono symulację obliczeniową hydrodynamiki w oparciu o opracowane aparaturę i bioreaktor referencyjny Xpansion® (Pall). Modelowanie przeprowadzono w modułu CFX (Ansys) z wykorzystaniem modelu turbulencji k-e. Dla dwóch konstrukcji uzyskano wyniki dla prędkości płynu, szybkości sił ścinających i naprężenia ścinającego na ściankach zakotwienia komórek. Otrzymane wyniki wskazują na lepsze właściwości hydrodynamiczne opracowanej konstrukcji aparatury.

43.
SPOSOBY OGRANICZENIA POWSTANIA WIRU PODCZAS HOMOGENIZACJI WYROBÓW PŁYNNYCH
¹Igor Korobiichuk, ²Vladyslav Shybetskyi, ²Sergii Kostyk, ²Myroslava Kalinina, ²Andriy Tsytsiura
¹SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, ²National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
kiv_igor@list.ru, v.shybetsky@gmail.com, kostyksergey@ukr.net, kalinina.kpi@gmail.com, bottt7@ukr.net
Streszczenie: Artykuł poświęcony jest komputerowej symulacji hydrodynamiki bioreaktora ze standardowym mieszadłem turbinowym typu otwartego, a także z mieszadłem turbinowym dwutarczowym typu otwartego z prostymi łopatkami i różnym zorientowaniem łopatek pod kątem 45º i 135º z wykorzystaniem oprogramowania ANSYS. Wykonano analizy porównawcze hydrodynamiki przepływów cieczy zachodzących w objętości bioreaktora na skutek mieszania medium różnymi konstrukcjami urządzeń mieszających. Prowadzone są badania eksperymentalne dla badanych konstrukcji mieszadeł w celu potwierdzenia opracowanego modelu. Zaproponowano nową konstrukcję dwutarczowego mieszalnika turbinowego typu otwartego z różnym zorientowaniem łopatek, co pozwala na zmniejszenie prawdopodobieństwa powstania wiru podczas mieszania. Ustalono, że proponowana turbina praktycznie nie tworzy wiru, a przy prędkości 400 obr/min jej głębokość wynosi 0,06 m, a dla 600 obr/min – 0,012 m.

44.
Oszacowanie wpływu emisji zanieczyszczeń z pojazdów importowanych z krajów Unii Europejskiej na Ukrainę
¹Igor Korobiichuk, ²Andriy Ilchenko, ²Volodymyr Shumliakivskyi, ²Hanna Kireitseva
¹Politechnika Warszawska, ²Zhytomyr Polytechnic State University, Ukraine
igor@mchtr.pw.edu.pl, avi_77@ukr.net, shumliakivskyiv@gmail.com, anna.kireyceva@gmail.com
Streszczenie: Obliczono potencjalne wielkości emisji substancji toksycznych z samochodów oraz przeprowadzono analizę ich struktury. Przeprowadzono analizę statystyczną parametrów samochodów, które były już użytkowane w krajach UE i zostały sprowadzone na Ukrainę. Samochody zostali przetestowane przy pomocy sprzętu i wyposażenia laboratorium badawczego. Liczba przebadanych samochodów to 1235 sztuk. Udowodniono, że samochody te mają znaczący wpływ na sytuację środowiskową, ich emisja ze spalin wynosi 440,6 ton/rok, z czego 61% to tlenek węgla. Na podstawie analizy parametrów importowanych samochodów, a także rodzaju paliwa, oceniono ich wpływ na stan powietrza i możliwe konsekwencje dla zdrowia publicznego.

45.
Korekcja wpływu temperatury w pomiarach wilgotności materiałów sypkich metodą pojemnościową
¹Mykhaylo Dorozhovets, ²Roman Ivakh, ³Zygmunt Warsza
¹Politechnika Rzeszowska, ²Lviv Polytechnic National University, Ukraine, ³SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
michdor@prz.edu.pl, ivakh.r@gmail.com, zlw1936@gmail.com
Streszczenie: W pracy rozważa się metodyczne i instrumentalne aspekty korekcji wpływów temperatury w szybkich pomiarach wilgotności materiałów sypkich. Aby dokonać korekty wyników przeprowadzanych pomiarów pojemności czujnika, wyznaczono podwójne liniowe współczynniki zależności tej pojemności od wilgotności i temperatury dla 4 wzorcowych próbek wilgoci badanego materiału z jednoczesnym pomiarem ich temperatury. Na podstawie otrzymanych zależności wyznaczono funkcję umożliwiającą dokonywanie korekcji wpływu temperatury. Oszacowano jej złożoną niepewność standardową jako funkcję niepewności 8 czynników wpływających. Wykazano, że wprowadzenie poprawki zmniejsza wartość błędu systematycznego od wpływu temperatury od 10 do 40 razy.

46.
Kowariancja instrumentalna i jej wpływ na niepewność badanych parametrów obiektów przemysłowych
¹Yevhen Volodarsky, ²Zygmunt Warsza, ³Larysa Kosheva, ¹Alex Sautin
¹National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP, ³National Aviation University, Ukraine
vet-1@ukr.net, zlw1936@gmail.com, l.kosh@ukr.net, saualex2796@gmail.com
Streszczenie: Z analizy sposobów badania parametrów obiektów przemysłowych wynika, że wiele z nich wyznacza się pośrednio dokonując operacji obliczeniowych na wynikach pomiarów bezpośrednich. Pomiary takie realizuje się w systemach wielokanałowych o strukturze równoległej oraz równoległo-szeregowej. W badaniach przemysłowych, wskutek występowania dużego poziomu zakłóceń, preferowana jest struktura równoległo-szeregowa. Zapewnia ona wysoką odporność na zakłócenia, a także wykorzystuje pojedynczy tylko kanał pomiarowy (MC). W pomiarach bezpośrednich błąd addytywny rzeczywistej charakterystyki przetwarzania kanału jest zwykle stały. Natomiast pomiędzy sygnałami mierzonych wielkości na wyjściu kanału pojawia się zależność stochastyczna. Proponuje się by relację tę nazywać kowariancją instrumentalną. Jej wpływ na niepewność estymacji badanych pośrednio parametrów zależy od operacji arytmetycznej wykonywanej na powiązanych funkcjonalnie wynikach pomiarów bezpośrednich. Wiele tych parametrów wyznacza się pośrednio za pomocą operacji mnożenia i dzielenia. Prostymi przykładami są moc oraz rezystancja wyznaczane z pomiarów prądu i napięcia stałego. W pracy analizuje się zależność zmiany estymowanej niepewności badanego parametru wskutek występowania kowariancji instrumentalnej dla ilorazu wartości wielkości mierzonych. Podano też zalecenia jak zmniejszyć wpływ kowariancji instrumentalnej.

47.
Zastosowanie metody maksymalizacji wielomianu do estymacji parametrów modeli autoregresyjnych z asymetrycznymi innowacjami
¹Serhii Zabolotni, ²Oleksandr Tkachenko, ³Zygmunt Warsza
¹Cherkasy State Business-College, Ukraine, ²Ivan Franko National University of Lviv, Ukraine, ³SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
zabolotniua@gmail.com, tkachenko.ck@gmail.com, zlw1936@gmail.com
Streszczenie: W artykule rozważono zastosowanie metody maksymalizacji wielomianu do znalezienia oszacowań parametrów modelu autoregresyjnego wg innowacyjnego podejścia niegaussowskiego. Jest to podejście adaptacyjne i opiera się na analizie statystyk wyższego rzędu. Uzyskuje się wyrażenia analityczne pozwalające na znajdowanie oszacowań i analizowanie ich niepewności. Rozpatruje się przypadek asymetrii rozkładu innowacji autoregresyjnych. Pokazano, że wariancja oszacowań metoda wielomianowej maksymalizacji może być znacznie mniejsza niż wariancja oszacowań w podejściu liniowym (opartym na równaniu Yule’a–Walkera, lub w klasycznej metodzie najmniejszych kwadratów OLS). Wzrost dokładności w podejściu innowacyjnym zależy od wartości skumulowanych współczynników wyższych rzędów dla reszt. Wyniki modelowania statystycznego przeprowadzonego metodą Monte Carlo potwierdziły skuteczność proponowanego podejścia.

48.
Ocena niepewności pomiaru parametrów opisujących krzywe kalibrowane
¹Igor Zakharov, ²Pavel Neyezhmakov, ²Valery Semenikhin, ³Zygmunt Warsza
¹Kharkiv National University of Radio Electronics, Ukraine, ²National Scientific Center “Institute of Metrology”, Ukraine, ³SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
newzip@ukr.net, pavel.neyezhmakov@gmail.com, zygmunt.warsza@gmail.com, zlw1936@gmail.com
Streszczenie: Zależności charakteryzujące przyrządy pomiarowe wyznacza się w eksperymencie pomiarowym zwanym kalibracją (lub wzorcowaniem). Wartości parametrów opisujących krzywe podlegające kalibracji mierzy się z występującymi w pomiarach niepewnościami. Identyfikację zależności określonego typu dokonuje się na podstawie wartości zmierzonych jej parametrów. Najbardziej popularną metodą dokonania tej identyfikacji jest metoda najmniejszych kwadratów, dobrze zaimplementowana dla zależności wielomianowych. Przy identyfikacji kalibrowanej nieliniowej zależności w praktyce metrologicznej bardzo często zdarza się, że zwiększenie w rozsądnych granicach stopnia wielomianu nie prowadzi do istotnego zmniejszenia błędu aproksymacji. Wówczas stosuje się transformację pierwotnej zależności w zależność liniową przez zmianę zmiennych. Następnie, metodą najmniejszych kwadratów wyznacza się parametry tak zlinearyzowanej zależności. W artykule omówiono sposób szacowania niepewności parametrów identyfikowanych dla zależności nie-wielomianowej z uwzględnieniem instrumentalnych niepewności dla wartości mierzonych.

49.
Konstrukcja zagłuszacza komunikacji radiowej ZKR-1. Prezentacja wyników prac badawczo – rozwojowych.
Konrad Bożek
SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
konrad.bozek@piap.lukasiewicz.gov.pl
Streszczenie: W artykule zaprezentowano modułowe urządzenia zagłuszające transmisję radiową opracowane przez konsorcjum Łukasiewicz-PIAP oraz ITTI sp. z o.o. w ramach realizacji projektu: „Zagłuszanie transmisji radiowej w wybranych obiektach Straży Granicznej”. Urządzenia zapewniają w typowych warunkach eksploatacyjnych skuteczne blokowanie komunikacji radiowej (zapobieganie wycieku informacji, ochrona przez zdalną radiową detonacją ładunków wybuchowych) oraz analizę widma częstotliwości w paśmie od 25 MHz do 5.9 GHz. Przeznaczone są do wykorzystania przez profesjonalne służby państwowe, posiadają nowoczesny interfejs użytkownika oraz możliwość zdalnego sterowania. Scharakteryzowane zostały najważniejsze parametry i właściwości urządzeń oraz omówiono wyróżniające je niestandardowe tryby pracy, tj. tryb analizy widma oraz tryb zagłuszania responsywnego, który minimalizuje negatywne skutki ekspozycji na promieniowanie elektromagnetyczne osób długotrwale przebywających pobliżu pracujących urządzeń.

50.
Nowe możliwości zarządzania gęstością elementów w siatkach czworościennych na potrzeby modelowania metodą elementów skończonych
¹Anna Ostaszewska-Liżewska, ¹Dominika Kopala, ²Roman Szewczyk
¹Politechnika Warszawska, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
anna.lizewska@pw.edu.pl, dominika.kopala.stud@pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Siatki czworościenne stanowią kluczowy element niezbędny do modelowania metodą elementów skończonych. Aktualnie powszechnie stosowane są algo-rytmy adaptacyjne, w których gęstość siatki powiązana jest z promieniem krzywizny najbliższych krawędzi obiektu. Taka metoda zarządzania gęstością siatki czworościennej doskonale sprawdza się przy modelowaniu zjawisk mechanicznych. Jednak przy modelowaniu zachodzących głównie przy powierzchni obiektu, skuteczność takiej metody tworzenia siatki czworościennej gwałtownie spada. W referacie przedstawiono nową implementację algorytmu tworzenia siatek czworościennych z wykorzystaniem otwartego oprogramowania GMSH. W programie tym zaimplementowano możliwość swobodnego zagęszczania siatki w zależności od potrzeb modelu fizycznego. W rezultacie przedstawione w referacie rozwiązania umożliwiają znaczącą poprawę efektywności implementacji modeli zjawisk fizycznych skoncentrowanych przy powierzchni obiektów, w szczególności opisu prądów wirowych w modelach magnetomechanicznych.

51.
Ograniczenia czułości dwurdzeniowych sensorów transduktorowych z rdzeniami w kształcie prętów
¹Dominika Kopala, ¹Anna Ostaszewska-Liżewska, ²Roman Szewczyk
¹Politechnika Warszawska, ²SBŁ – Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
dominika.kopala.stud@pw.edu.pl, anna.lizewska@pw.edu.pl, rszewczyk@piap.pl
Streszczenie: Sensory transduktorowe pola magnetycznego z rdzeniami w kształcie prętów, pracujące zarówno w układzie Foerstera jak i Vacquiera, są szeroko stosowane w badaniach nieniszczących i w sensoryce przemysłowej. Jednak czułość takich sensorów jest ograniczona przez względną przenikalność magnetyczną rdzeni zastosowanych do ich budowy. Równocześnie, w przypadku rdzeni z otwartym magnetowodem, ich przenikalność magnetyczną determinuje nie tylko przenikalność materiału, z którego są wykonane, lecz także odmagnesowanie związane ze smukłością kształtu rdzenia. W referacie przedstawiono analizę ograniczenia czułości transduktorowych sensorów pola magnetycznego spowodowaną odmagnesowaniem rdzeni. Wykazano, że czułość sensorów transduktorowych, zarówno w układzie Foerstera jak i Vacquiera, jest przede wszystkim związana ze smukłością rdzenia, a nie z przenikalnością materiału, z którego wykonano rdzeń. Uwzględnienie tej zależności jest szczególnie ważne przy konstrukcji sensorów transduktorowych z rdzeniami w kształcie prętów.