Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Load Self-Sensing Control Scheme for Telemanipulation - Part 2: Experiment

Saków M., Miądlicki K.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2018

|

R. 22, nr 1

25--30

EN

The paper presents a novel approach to a control design of bilateral teleoperation systems with force-feedback, dedicated only for a weight sensing. The problem statement, analysis of papers up to date, and the scope of the study are presented. The new control unit for a master-slave system with force-feedback was based on a NARX model. The model was used to subtract a value of force in the force-feedback communication channel that the system might generate during free-motion. The new approach to a control design was validated on a test-stand of a simple rotating pneumatic manipulator arm. The paper presents the modeling procedure of the experimental setup and the model used in the study. Two experiments are described to demonstrate the control unit of the master-slave system with force-feedback.

PL

W artykule przedstawiono podejście do projektowania sterowania dwustronnych systemów zdalnej operacji ze sprzężeniem zwrotnym, przeznaczonym wyłącznie do wykrywania obciążenia. Opis problemu, analiza dotychczasowych osiągnięć badawczych oraz zakres badania zostały zawarte w pracy. Nowy projekt jednostki sterującej dla systemu Master-Slave z siłowym sprzężeniem zwrotnym oparty został na modelu NARX. Model został użyty do odejmowania wartości siły w kanale komunikacyjnym sprzężenia zwrotnego, który jest generowany przez system podczas ruchu swobodnego. Efektywność działania nowego podejścia została potwierdzone na prostym pneumatycznym stanowisku badawczym obrotowego ramienia manipulatora. W pracy przedstawiono procedurę modelowania i konfiguracji eksperymentalnej, a także model zastosowany w układzie sterowania. Opisane są dwa eksperymenty przeprowadzone na układzie sterowania systemu masterslave z siłowym sprzężeniem zwrotnym.

2

Load Self-Sensing Control Scheme for Telemanipulation - Part 1: Theory

Saków M., Miądlicki K.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2018

|

R. 22, nr 1

19--24

EN

The paper presents a novel approach to a control design of bilateral teleoperation systems with force-feedback dedicated only for a sensor-less weight sensing. The problem statement, analysis of research achievements to date, and the scope of the study are presented. The new design of a control unit for a master-slave system with force-feedback was based on a dynamics inverse model. The model was used to subtract a value of force in the force-feedback communication channel that the system might generate during free-motion. A substantial part of the paper, is focused on a development of a mathematical model covering phenomena occurring in the investigated control scheme.

PL

W artykule przedstawiono nowe podejście do projektowania sterowania dwustronnych systemów teleoperacji z siłowym sprzężeniem zwrotnym, dedykowanym tylko do wykrywania obciążenia w postaci ładunku. Opis problemu, analiza dotychczasowych osiągnięć badawczych oraz zakres badania został zaprezentowany w pracy. Nowy projekt jednostki sterującej dla systemu Master-Slave z siłowym sprzężeniem zwrotnym oparty został na dynamicznym modelu odwrotnym. Model został użyty do odejmowania wartości siły w kanale komunikacyjnym sprzężenia zwrotnego, który może generować system podczas ruchu swobodnego. Ważna część pracy została poświęcona analizie matematycznej obejmującego zjawiska zachodzące w badanym schemacie kontroli.

3

Predykcyjna metoda wyznaczania siły w siłowym sprzężeniu zwrotnym w systemie zdalnie sterowanym

Saków M., Parus A., Miądlicki K.

Modelowanie Inżynierskie

|

2017

|

T. 31, nr 62

88--97

PL

W artykule został przedstawiony schemat sterowania bezczujnikowego systemu zdalnie sterowanego z siłowym sprzężeniem zwrotnym wykorzystujący model odwrotny, którego sygnał wyjściowy i wejściowy przewidywany jest przez bloki predykcyjne. W ramach prowadzonych prac została także przedstawiona metoda, która pozwala na oszacowanie stałych czasowych bloków predykcyjnych. Metoda predykcji sygnału wejściowego oraz wyjściowego modelu została zaprojektowana, aby poradzić sobie ze zjawiskami opóźnień transportowych i przesunięć fazowych spowodowanych przez obiekty rzeczywiste. Przedstawione rozwiązanie jest alternatywą dla wykorzystania skomplikowanych nieliniowych modeli, których analiza stabilności jest utrudniona, oraz wymagają wykorzystania układów obliczeniowych dużej mocy. Efektywność metody zweryfikowano na hydraulicznym stanowisku badawczym.

EN

In the paper a sensor-less control scheme for a bilateral teleoperation system with a force-feedback based on a prediction of an input and an output of an inverse model by prediction blocks was presented. As a part of the work a method of a time coefficient estimation of the prediction block was also presented. The prediction method of an input and an output of an inverse model was designed to minimize the effect of the transport delay and the phase shift of sensors, actuators and mechanical objects. The solution is an alternative to complex non-linear models, which involve a difficult stability analysis and require control systems with high computing power. The effectiveness of the method has been verified on the hydraulic test stand.

4

On Rapid Re-Design of UWB Antennas with Respect to Substrate Permittivity

Koziel S., Bekasiewicz A.

Metrology and Measurement Systems

|

2016

|

Vol. 23, nr 4

513--520

EN

Re-design of a given antenna structure for various substrates is a practically important issue yet non trivial, particularly for wideband and ultra-wideband antennas. In this work, a technique for expedited redesign of ultra-wideband antennas for various substrates is presented. The proposed approach is based on inverse surrogate modeling with the scaling model constructed for several reference designs that are optimized for selected values of the substrate permittivity. The surrogate is set up at the level of coarse-discretization EM simulation model of the antenna and, subsequently, corrected to provide prediction at the high-fidelity EM model level. The dimensions of the antenna scaled to any substrate permittivity within the region of validity of the surrogate are obtained instantly, without any additional EM simulation necessary. The proposed approach is demonstrated using an ultra-wideband monopole with the permittivity scaling range from 2.2 to 4.5. Numerical validation is supported by physical measurements of the fabricated prototypes of the re-designed antennas.

5

Sensorless control scheme for teleoperation with force-feedback, based on a hydraulic servo-mechanism, theory and experiment

Saków M., Parus A.

Measurement Automation Monitoring

|

2016

|

Vol. 62, No. 12

417--425

EN

Telemanipulation systems with force-feedback are being developed from early 70's. These devices were successfully applied for remote manipulation of objects at very large distances. These types of manipulator systems are also applied in hostile environments. This work includes development of a new approach to a control design in bilateral teleoperation with force-feedback. The new control scheme does not require the force sensor placed between the manipulator body and objects of an environment. Presented approach estimates the value of environmental force impact on the manipulator body by an inverse mechanical model of the Slave subsystem. Prediction of the inverse model requires information about the value of current position of a manipulator joint. Presented system uses model estimated on-line, during manipulation tasks. Research was carried out on a hydraulic servo-mechanism test stand. The work ends with the report from the test stand and conclusions.

6

Porównanie algorytmów optymalizacji globalnej w modelowaniu odwrotnym procesów suszenia produktów rolniczych

Siatkowski M., Weres J., Kujawa S.

Inżynieria Rolnicza

|

2010

|

R. 14, nr 7

191-198

PL

W celu zapewnienia zadowalająco niskiej niepewności modeli matematycznych stosowanych do opisu procesu suszenia produktów rolniczych niezbędne okazuje się wyznaczenie wartości ich współczynników. Można to uczynić na drodze modelowania odwrotnego, z użyciem odpowiednio dobranego algorytmu optymalizacji. Ważną grupę takich algorytmów stanowią algorytmy optymalizacji globalnej, takie jak: symulowane wyżarzanie, przeszukiwanie z tabu i algorytm genetyczny. W pracy porównano te trzy algorytmy w zastosowaniu do modelowania odwrotnego procesów suszenia produktów rolniczych i określono ich przydatność w uzyskiwaniu wyników obarczonych najmniejszą niepewnością w najkrótszym czasie.

EN

To attain a satisfactorily low level of uncertainty for mathematical models used to describe drying processes of agricultural products it is essential to determine values of their coefficients. It can be done in a process of inverse modeling, with the use of adequately selected optimization algorithm. Global optimization algorithms, like simulated annealing, tabu search and genetic algorithm are of particular interest. In the paper all the three algorithms were compared in inverse modeling of drying of agricultural products. Their usefulness was estimated in obtaining results of the lowest uncertainty in the shortest time.

7

Comparison of optimization algorithms for inverse FEA of heat and mass transport in biomaterials

Weres J., Olek W., Kujawa S.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2009

|

Vol. 47 nr 3

701-716

EN

Inverse analysis has become increasingly important for estimating coefficient values for heat and moisture transport in complex biological materials. With this approach, an improved accuracy of predicting transport processes can be obtained as compared to simulations based on coefficients determined by experimental procedures only. Such improvement is indispensable for successful analyzing, designing and managing most technological processes in the agri-food and forest products industries. In recent years, many optimization algorithms have been developed to solve inverse problems. Performance of the following algorithms was analyzed and compared in this paper: simulated annealing, tabu search, genetic algorithm, variable metric algorithm and trust region algorithm. Results demonstrated that although all the algorithms were able to estimate the coefficients, there were differences in their performance and due to high computational complexity of the problem only the trust region procedure was acceptable.

PL

Znaczenie analizy odwrotnej w oszacowywaniu wartości współczynników transportu ciepła i wody w złożonych materiałach pochodzenia biologicznego stale wzrasta. Dzięki zastosowaniu tej metody można zwiększyć dokładność prognozowania procesów transportowych w porównaniu do symulacji opartych na współczynnikach, których wartości są określane wyłącznie metodą eksperymentów naturalnych. Uzyskiwana poprawa dokładności jest niezmiernie przydatna w analizie, projektowaniu i zarządzaniu większością procesów technologicznych w przemyśle rolno-spożywczym i drzewnym. W ostatnich latach zostało opracowanych wiele algorytmów optymalizacji do rozwiązywania zagadnień odwrotnych. W niniejszej pracy poddano analizie i porównano działanie następujących algorytmów: symulowane wyżarzanie, poszukiwanie z tabu, algorytm genetyczny, algorytm zmiennej metryki oraz algorytm obszarów zaufania. Wyniki wskazały, że chociaż wszystkie algorytmy potrafiły oszacować wartości współczynników, pojawiły się różnice w ich działaniu i ze względu na dużą złożoność obliczeniową rozpatrywanego problemu tylko procedura obszarów zaufania przynosiła satysfakcjonujące wyniki.

8

Zastosowanie regresji Bayesa w celu polepszenia przedziałowej prognozy wezbrania roztopowego i deszczowo-roztopowego w profilu wodowskazowym Wizna na rzece Narew

Ciupak M.

Przegląd Geofizyczny

|

2007

|

Z. 1

27-43

PL

W artykule przedstawiono metodę wykorzystania analizy Bayesa do estymacji parametrów i hi-perparametrów regresji oraz algorytm umożliwiający prognozowanie. Obliczenia wykonano dwiema metodami: uśrednianie wiązki parametrów generowanych z rozkładów z przyszłości na podstawie rozkładów z przeszłości oraz optymalizację ujemnego logarytmu wielowymiarowego prawdopodobieństwa warunkowego. Otrzymane wyniki regresji były podstawą do obliczania prognozy przedziałowej. Zastosowana procedura służy do określenia wpływu technik analizy Bayesa na dokładność średnio-i długoterminowej przedziałowej prognozy hydrologicznej. Procedurę wykorzystującą analizę Bayesa odniesiono do prognozy przedziałowej otrzymanej na podstawie klasycznej wielorakiej regresji I rodzaju. Zastosowanie techniki estymacji parametrów regresji wpłynęło wyraźnie na zawężanie szerokości przedziałów prognozy, a tym samym na precyzję przewidywania.

EN

The paper presents results of using Bayesian regression to improve prediction intervals for snow--melt flood. To investigation is chosen three-dimensional model of snow-melt flood in catchment Narew at Wizna gauge station. The statistical model is based on manifold regression. The flood is described by three parameters, i.e. Qmaxw - the peak of discharge, Vkulw - the volume of flood to flood crest, ThlAw - the entire time of flood to flood crest. Implementation of Bayesian approaches relays on obtaining the posterior distribution. This process often requires the integration of high-dimensional functions. Therefore in this application are realized Markov Chain Monte Carlo methods to simulate direct draws from some complex distribution. The first applied solution relays on averaging predictive distribution. This method is called Bayesian. Second solution is computing negative log likelihood function, which is the sum of the logs of likelihood of the individual residuals. This method is known as inverse modelling techniques. In this paper is described investigation of influence methods based on Bayesian analysis to appropriate prediction intervals. To comparison are chosen results forecast of intervals for three-dimensional model of manifold regression, that parameters are estimated by classical methods, by Bayesian and inverse modelling techniques. Mainly Bayesian and inverse modelling methods have the maximum values of statistical measures. The models which using the classical techniques has considerably worse out-of-sample prediction performance than the models with Bayesian and inverse modelling approaches especially for multi-dimensional models. In this case of Bayesian and inverse modelling models is obtaining less wide intervals of forecast then for models with classical methods of estimation parameters. It seems that using models with parameters obtaining by Bayesian and inverse modelling techniques is advocated for predictive intervals for snow-melt flood.

9

Adaptacyjne tłumienie zakłóceń z wykorzystaniem funkcji bazy ortonormalnej

Stanisławski R., Marciak C., Latawiec K., Hunek W.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2004

|

Vol. 297, z. 54

133-147

PL

Artykuł przedstawia nowe zastosowania funkcji bazy ortonormalnej (ang. orhonormal basis functions - OBF) w zadaniu adaptacyjnego tłumienia szumów. Krótko podano zasady modelowania liniowych systemów dynamicznych z wykorzystaniem OBF. Została również przedstawiona koncepcja modelowania odwrotnego OBF (wprowadzona przez autorów). Poddano analizie porównawczej metody adaptacyjnego tłumienia szumów za pomocą filtrów Laguerre'a, Kautza, odwrotnego filtra Laguerre'a oraz FIR. Przeprowadzono szereg eksperymentów identyfikacyjnych demonstrujących właściwości adaptacyjnego tłumienia zakłóceń. Pokazano, że jakość tłumienia zakłóceń zależy od 1) rodzaju dynamiki modelowanych filtrów, 2) specyfiki użytego modelu filtra oraz 3) stosunku poziomu szumu wejściowego do wyjściowego.

EN

The paper presents a new application of Laguerre filters and inverse Laguerre filters in adaptive noise cancellation. An orthonormal basis function approach to modeling of linear dynamical systems is outlined. The inverse OBF modeling concept (introduced by the authors) is also recalled. Laguerre, Kautz, inverse Laguerre and FIR filters are comparatively applied in the problem of adaptive noise cancellation. In a series of simulation experiments it is demonstrated that the performance of the noise cancellation system for the above filter models is dependent on 1) a type of dynamics of the filter involved, 2) a specific filter model used and 3) a ratio of input-to-output noise. Laguerre and Kautz models are particularly recommended in the task of adaptive noise cancellation.