Том 27, № 2 (2026)

Автоматизация сельскохозяйственных задач с использованием мобильных роботов приобретает все большее значение для точного земледелия. Навигация в сложных, динамичных и неструктурированных средах, таких как поля с неровным рельефом, густой растительностью и препятствиями, например камнями или ирригационными системами, представляет собой серьезную проблему. Следовательно, эффективные алгоритмы планирования траектории и предотвращения столкновений имеют большое значение. Основная цель - внедрение и оценка алгоритма RRT (Rapidly-exploring Random Tre) для скоординированного планирования траектории. Новым вкладом является повышение эффективности планирования и оптимальности траектории по сравнению со стандартным алгоритмом RRT, в частности за счет улучшения генерации оптимальных по времени траекторий и обеспечения надежного предотвращения столкновений в сложных ландшафтах. Система предотвращения столкновений на основе RRT* была оценена с помощью моделирования в MATLAB, проверяя производительность в сценариях с высокой плотностью препятствий, характерных для сельскохозяйственных сред. Моделирование продемонстрировало 94 % успешность планирования траектории и предотвращения столкновений, что указывает на высокий потенциал производительности в сложных сельскохозяйственных ландшафтах. Исследование показало, что RRT* является высокоэффективным решением для планирования траектории в многоколесных сельскохозяйственных роботах, превосходящим стандартный RRT. Он успешно обеспечивает оптимизированные траектории без столкновений в неструктурированных средах, предлагая надежную основу для автономной навигации. 94 %-ный показатель успешности, полученный в ходе моделирования, подтверждает его потенциал и указывает на необходимость дальнейших исследований и полевых испытаний.

Основная цель работы - разработка алгоритма адаптивного управления динамическими процессами организационно-технической системы в нейросетевом вычислительном базисе. Для решения задачи линейного программирования использовалась динамическо-статическая сеть для наглядности интерпретации нейросетевых решений и простоты реализации ограничений в виде неравенств. Алгоритм нейросетевого решения оптимизационной задачи адаптивного управления динамическими процессами организационно-технической системы включает в себя следующие этапы: подготовку исходных данных задачи и преобразование их к виду, удобному для представления в нейросетевом базисе; синтез нейронной сети; организацию обращений к нейросети с различными начальными состояниями динамических нейронов в течение отведенного времени и регистрация получаемых решений; выбор наилучшего нейросетевого решения из всех полученных при обращении к сети и интерпретация выбранного решения в рамках исходной задачи. Предложенный алгоритм решает проблему адаптивного управления сложными организационно-техническими системами, содержащими большое число элементов и подсистем и характеризующимися множественностью структур, задающих различные типы отношений между данными элементами и подсистемами.

В условиях цифровой трансформации промышленности переход от планово-предупредительных ремонтов к обслуживанию по фактическому состоянию выступает ключевым фактором повышения надежности электроприводов. Промышленные преобразователи частоты (ПЧ) являются критически важными узлами технологических цепочек, однако существующие регламенты их обслуживания часто экономически неэффективны и не предотвращают внезапные отказы силовой электроники. Цель исследования - разработка методики оценки остаточного полезного ресурса (RUL) критически важных компонентов промышленных преобразователей частоты (IGBT-модулей и конденсаторов звена постоянного тока) на основе гибридного анализа эксплуатационных данных (реального времени). Применено комплексирование физических моделей отказов и алгоритмов глубокого обучения (CNN-LSTM). Для преодоления ограничений закрытой архитектуры промышленных контроллеров предложена двухуровневая система сбора данных на принципах граничных вычислений (Edge Computing). Диагностика выполнена путем косвенной оценки дрейфа напряжения насыщения ( VCE( ON )) и эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) через анализ спектральных искажений выходного тока и пульсаций напряжения DC-звена . Сформирована матрица классификации технических состояний преобразователя с количественными пороговыми значениями деградации. Численный эксперимент на массиве исторических данных с предприятия химической промышленности показал, что предложенная гибридная модель снижает ошибку прогнозирования RUL до 12-15 % по сравнению с традиционными методами экстраполяции, позволяя выявлять предаварийные состояния за 160-200 часов до отказа. Внедрение разработанной модели даст возможность полноценного перехода к стратегии обслуживания по фактическому состоянию, повышая эффективность мероприятий, связанных с техническим обслуживанием и ремонтом.

Точная синхронизация вала основного двигателя и вала приводного языка спирального транспортера является важной задачей в промышленности, где от нее зависит работоспособность спирального транспортера в целом, а также сохранение приводных валов, звезд и ленты в работоспособном состоянии. Представлен сравнительный анализ экспериментального применения и результатов моделирования ПИД-регулятора для синхронизации вращения двух валов с использованием инкрементальных энкодеров и управляемых преобразователями частоты. В качестве методологической базы исследования использованы современные методы управления автоматизированных систем управления, включая настройку параметров преобразователей частоты и ПИД-регулятора и цифровую обработку сигналов энкодеров. Цель исследования - провести сопоставление точности и динамических характеристик, полученных на этапе моделирования, с результатами, полученными на реальной системе. Задача исследования - разработать математическую модель системы, настроить оптимальные параметры ПИД-регулятора как для математической модели, так и для реальной системы и изучить полученные расхождения между данными, выявив их причины. По итогам исследования разработана математическая модель системы синхронизации, определены оптимальные параметры ПИД-регулятора, проанализированы основные факторы, вызывающие расхождения между симуляцией и реальной работой системы, и сформулированы рекомендации для повышения ее точности.

Усталостное разрушение при циклическом нагружении является важнейшей проблемой для инженеров-конструкторов, поскольку остаточные напряжения при растяжении могут значительно сократить срок службы компонента. Процессы аддитивного производства, такие как 3D-печать, по своей сути создают такие напряжения из-за высоких термических градиентов, что обусловливает необходимость тщательной оценки остаточных напряжений в печатных деталях. Для решения данной задачи в настоящем исследовании разработана конечно-элементная модель, имитирующая процесс 3D-печати стандартного образца для усталостных испытаний. Моделирование выполнено для сплава Инконель 625 с ориентацией построения вдоль направления толщины образца (PDT). По результатам расчета получены детальные распределения полного тензора остаточных напряжений и эквивалентного напряжения по Мизесу на завершающей стадии изготовления. Анализ показывает, что, несмотря на возникновение существенных напряжений при растяжении в продольном направлении рабочей части, выбранная ориентация PDT успешно локализует наибольшие концентрации напряжений в зонах контакта с опорными структурами, вне критической для испытаний области.