В рамках модернизации Новосибирского метрополитена создана автоматизированная система диспетчерского управления движением поездов, находящаяся в постоянной эксплуатации с 2005 года.
Предложены принципы построения интеллектуальных автоматизированных систем управления технологическими процессами для объектов повышенной опасности.
Разработаны средства проектирования систем управления, обладающих прозрачностью программного обеспечения, высокой надёжностью и живучестью, поддерживающих контроль и архивирование действий персонала, функции ассистента оператора, непрерывный мониторинг и диагностирование состояния объекта.
Разработана открытая модульная многоплатформенная SCADA-система, поддерживающая распределенное резервирование и предназначенная для создания многоуровневых программных комплексов повышенной надежности и безопасности.
23 марта 2012 года завершена модернизация автоматизированной системы диспетчерского управления движением поездов Новосибирского метрополитена.
1. A.I. Abramov, S.A. Belokon’, R.R. Kogler, S.F. Markov, Yu.I. Micheev, V.M. Plotnikov, M.A. Sobolev, M.N. Filippov, V.V. Vasil’ev, A.P. Yan, Yu.N. Zolotukhin. Automated System of Supervisor Subway Traffic Control. In: Proc. of the Second IASTED International Multi-Conference «Automation, Control, and Applications (ACIT-ACA)», June 20-24, 2005, Novosibirsk, Russia, pp. 198-200.
2. Ю.Н. Золотухин, Р.Р. Коглер, Ю.И. Михеев. Микропроцессорная система управления движением поездов. // Метро и тоннели, 2005, 6. С. 10-11.
3. А.И. Абрамов, С.А. Белоконь, В.В. Васильев, Ю.Н. Золотухин, Р.Р. Коглер, С.Ф. Марков, Ю.И. Михеев, В.М. Плотников, М.А. Соболев, М.Н. Филиппов, А.П. Ян. Модернизация системы диспетчерского управления движением поездов метрополитена. // Труды VIII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (24 июня – 28 июня 2006 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2006. С. 269-273.
4. С.А. Белоконь, М.Н. Филиппов. Метод построения многоплатформенной открытой модульной SCADA–системы. // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2008, том. 3, выпуск 1. С. 115-125.
8. М.Н. Филиппов. Метод оценки надёжности программного обеспечения по информации, сохраняемой системой управления версиями. // Труды XII Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (21-23 июня 2010 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2010. С. 244-249.
9. S.A. Belokon, V.V. Vasilev, M.N. Filippov, A.P. Yan. Development and Testing of the Automated System of Supervisor Subway Traffic Control with the Use of the Relay-based Interlocking System Model. In: Proceedings of the IASTED Int. Conf. on Automation, Control, and Information Technology (ACIT 2010), June 15-18, 2010 in Novosibirsk, Russia. Acta Press Anaheim, Calgary, Zürich. pp. 241-244.
10. A.S. Maltsev, M.A. Sobolev, A.P. Yan. On the Question of Building an Open System of Automated Diagnostics for Novosibirsk Subway. In: Proceedings of the IASTED Int. Conf. on Automation, Control, and Information Technology (ACIT 2010), June 15-18, 2010 in Novosibirsk, Russia. Acta Press Anaheim, Calgary, Zürich. pp. 174-177.
11. Белоконь С.А., Васильев В.В., Золотухин Ю.Н., Мальцев А.С., Соболев М.А., Филиппов М.Н., Ян А.П. Автоматизированные системы диспетчерского управления (на примере управления движением поездов Новосибирского метрополитена) // В кн. Сборник трудов XII международной научно-практической конференции «Энергетическая безопасность России: новые подходы к развитию угольной промышленности», (г. Кемерово, Россия, 14–17 сентября 2010), 2010. С. 27–33.
15. Belokon’ S.A., Filippov M.N., Vasil’ev V.V., Yan A.P., Zolotukhin Yu.N. Architecture of the Novosibirsk Subway Automated Traffic Control System. In: Proceedings of the 2013 IFAC International Conference on Intelligent Control and Automation Science September 2-4, 2013, Chengdu, China. С. 178-181 — 1 электрон. опт. диск.
18. Золотухин Ю.Н., Филиппов М.Н. Автоматизация и жизнь // История науки и техники, 2017, №5, с. 88 – 93.
19. Gerasimova A. P., Maltsev A. S. Universal Operator Interaction System with Control System Components for Experimental Equipment // VIII Международная конференция "Информационные технологии и технические средства управления" (ICCT-2024), 1-5 октября 2024 г., г. Владикавказ. (в печати).
Управление сложными электромеханическими процессами
Разработаны системы управления возбуждением синхронных генераторов и мощных синхронных двигателей. Нечёткие регуляторы, повышающие устойчивость системы энергоснабжения, защищены патентами РФ.
Для управления возбуждением мощных синхронных двигателей с целью подавления качаний ротора и поддержания заданного коэффициента мощности при колебаниях напряжения питающей сети и изменениях нагрузки предложен алгоритм нечеткого управления, основанный на оценивании внутреннего угла двигателя путем решения системы уравнений, описывающих поведение системы двигатель – система питания – нагрузка. Разработан метод управления возбуждением, основанный на применении скользящего режима с пограничным слоем и нечеткого управления. Предложен способ оценки внутреннего угла синхронного двигателя на основе измерений текущих значений напряжения питающей сети, активной и реактивной составляющих тока статора и тока возбуждения. Предложен метод повышения статической устойчивости двигателя за счет введения нелинейной обратной связи по углу.
Разработана обобщённая математическая модель q-фазной синхронной явнополюсной машины, возбуждаемой от постоянных магнитов, в виде набора из нескольких двух- и одной однофазной машин, что позволило эффективно моделировать совместную работу ветрогенератора с преобразователями типа «переменная скорость — постоянная частота» и разрабатывать системы управления процессами в многофазных машинах.
С использованием методов векторного и частотного управления предложена система управления моментом и скоростью асинхронного двигателя, обеспечивающая плавный пуск электропривода под нагрузкой и поддержание заданной скорости вращения.
Предложен метод идентификации параметров динамических объектов управления, основанный на минимизации квадратичного функционала, учитывающего невязки дифференциальных уравнений, описывающих объект, и предназначенный для использования в системах реального времени.
Публикации
1. В.Д. Бобко, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров. Нечеткая реализация скользящих режимов в системе возбуждения синхронного генератора. // Труды Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (15-17 июня 1999, Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 1999. С. 229-234.
2. Востриков А.С., Харитонов С.А., Золотухин Ю.Н., Нестеров А.А., Ян А.П., Канискин Н.А., Постников А.С., Симонов Б.Ф. Система тиристорного самовозбуждения гидро- и турбогенераторов. // Электротехника, 2000, № 11. С. 6-11.
3. Золотухин Ю.Н., Нестеров А.А. Об оценке фазовых углов при нечеткой стабилизации синхронного генератора. // IV Сибирский конгресс по прикладной и индустриальной математике, посвященный памяти М.А. Лаврентьева (1900-2000), (ИНПРИМ-2000). Тезисы докладов, ч. IV. Новосибирск, изд. Института математики СО РАН, 2000. С. 26.
4. Золотухин Ю.Н., Нестеров А.А., Ян А.П. Моделирование процессов в системах, содержащих синхронные генераторы. // Труды III Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (4-9 сентября 2001 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2001. С. 548-554.
5. Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров, А.П. Ян. Нечеткий регулятор возбуждения синхронного генератора. // Труды V Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (17-22 июня 2003 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2003. С. 479-487.
6. Патент РФ № 2237346. Способ и устройство регулирования возбуждения синхронного генератора. Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров и др. Официальный бюллетень Комитета РФ по патентам и товарным знакам № 27 от 27.09.2004 г. (введен в действие с 05.07.2002 г.).
7. A.A. Nesterov, Yu.N. Zolotukhin. Method of PMSM Field Parameters Identification in Torque Ripples Suppression System. In: Proc. of the Second IASTED International Multi-Conference «Automation, Control, and Applications (ACIT-ACA)», June 20-24, 2005, Novosibirsk, Russia, pp. 439-441.
10. Патент РФ на изобретение № 2289196. Устройство регулирования возбуждения синхронного двигателя. А.И. Абрамов, С.А. Белоконь, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров, А.П. Ян и др. Официальный бюллетень Комитета РФ по патентам и товарным знакам «Изобретения. Полезные модели», 2006, № 34. Опубликовано 10.12.2006 г.
11. Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров. Модель 9-фазной синхронной машины с постоянными магнитами. // Труды X Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (23-25 июня 2008 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2008. С. 253-258.
Разработаны алгоритмы синтеза компьютерных моделей, реализующих существенную функциональную зависимость в классе нечетких композиций. Показано, что модели, основанные на композициях, реализуют в области определения непрерывные функции, если непрерывны нечеткие множества, используемые при фазификации. Разработан критерий связности подпространств непрерывных входов, порождаемых совокупностями дискретных входов, основанный на использовании структурных особенностей моделей, позволяющих использовать для этих целей критерии связности конечных графов.
Разработан класс нечетких D-моделей, синтез которых основан на дискретизации областей значений переменных; исследована возможность их использования для представления зависимостей между входными и выходным последовательностями динамических объектов, для локализации решений оптимизационных задач.
Разработаны системы нечёткого управления возбуждением синхронных генераторов и мощных синхронных двигателей.
Разработан способ нечеткого управления скоростью синхронного генератора при асинхронном пуске в двигательном режиме, предусматривающий одновременное воздействие на статорную обмотку и обмотку возбуждения и обеспечивающий заданные параметры движения.
Публикации
1. В.Я. Пивкин, Е.П. Бакулин, Д.И. Кореньков. Нечеткие множества в системах управления. Методическое пособие. Изд. НГУ, 1997.
4. С.В. Жукова, Ю.Н. Золотухин, Л.А. Рахманова. Генетический подход и нечеткие оценки в оптимизации ПИД-регулятора.// «РОИ-98. Распределенная обработка информации. Труды 6 Международного семинара, (23-25 июня 1998, Новосибирск, Россия)». Новосибирск, Сибирское отделение РАН, 1998. С. 313-317.
6. В.Д. Бобко, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров. Оптимальная траектория как основа построения базы знаний нечеткого логического контроллера. // «РОИ-98. Распределенная обработка информации. Труды 6 Международного семинара, (23-25 июня 1998, Новосибирск, Россия)». Новосибирск, Сибирское отделение РАН, 1998. С. 290-294.
7. В.Я. Пивкин. Идентификация нечетких моделей динамических объектов по данным наблюдений с использованием дискретизации областей значений их параметров. // «РОИ-98. Распределенная обработка информации. Труды 6 Международного семинара, (23-25 июня 1998, Новосибирск, Россия)». Новосибирск, Сибирское отделение РАН, 1998. С. 328-332.
8. Е.П. Бакулин, В.Ф. Головин, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров, В.Н. Чайко, А.П. Ян. Нечеткое управление технологическим процессом обогащения угля методом отсадки. // «РОИ-98. Распределенная обработка информации. Труды 6 Международного семинара, (23-25 июня 1998, Новосибирск, Россия)». Новосибирск, Сибирское отделение РАН, 1998. С. 285-289.
9. Бакулин Е. П. Нечеткое управление на основе аппроксимации инверсной модели объекта. // Труды Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах», (15-17 июня 1999, Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 1999. С. 235-241.
10. В.Д. Бобко, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров. Нечеткая реализация скользящих режимов в системе возбуждения синхронного генератора. В кн. Труды Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (15-17 июня 1999, Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 1999. С. 229-234.
13. Филиппов М.Н. Транслятор программ, составленных на языке нечеткого управления FCL (FUZZY CONTROL LANGUAGE). // Проблемы синтеза и проектирования систем автоматического управления. Материалы научно-практического семинара, (13-15 июня 2001 г., Новосибирск), изд. НГТУ, 2001. С. 83-86.
14. E.P. Bakulin, V.D. Bobko, A.A. Nesterov, V.Ya. Pivkin, M.N. Filippov, A.P. Yan, Yu.N. Zolotukhin, M.A. Zolotukhina. Fuzzy technology based combustion process optimization. In: Proc. of the IASTED. Int. Conf. Automation, Control, and Information Technology, June 10-13, 2002, Novosibirsk, Russia, pp. 167-169.
16. V. Ya. Pivkin. Syntezing and Correcting Fuzzy Model Rules via Series of Experiments. In: Proc. of the IASTED. Int. Conf. Automation, Control, and Information Technology, June 10-13, 2002, Novosibirsk, Russia, pp. 164-166.
17. Г.М. Шидло. Использование аппарата теории нечетких множеств для реализации алгоритма оценки обучаемого. // Материалы Международной научно-технической конференции «ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ», (22-25 апреля 2003 г., Новосибирск, Россия). Изд. НГТУ, Новосибирск, 2003. С. 79-84.
18. Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров, А.П. Ян. Нечеткий регулятор возбуждения синхронного генератора. // Труды V Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (17-22 июня 2003 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2003. С. 479-487.
19. Ю.Н. Золотухин, А.В. Кущ. Об одном способе построения базы правил нечеткого контроллера. // Труды V Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (17-22 июня 2003 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2003. С. 473-478.
20. V.Ya. Pivkin. Fuzzy D-models: Localization of the Optimization Problem Solution in the Domain of Models. In: Proc. of the Second IASTED International Multi-Conference «Automation, Control, and Applications (ACIT-ACA)», June 20-24, 2005, Novosibirsk, Russia, pp. 454-458.
24. Золотухин Ю.Н., Котов К.Ю., Нестеров А.А., Семенюк Е.Д. Отслеживание объекта в видеопотоке с помощью сверточной нейронной сети // Автометрия. 2020. Т. 56, № 6. С. 100-106. DOI15372/AUT20200610.
Управление в робототехнических системах
Мобильный робот e-puck
Группа мобильных роботов e-puck
Квадрокоптер AR.Drone 2.0
Автономные мобильные роботы
Испытательный стенд
Решаемые задачи:
траекторное управление;
групповое управление;
разработка алгоритмов локализации при движении в заранее неизвестной среде;
планирование траектории движения при обходе препятствий.
Для управления подвижными объектами предложены принципы формирования управляющих параметров, обеспечивающих вынужденное движение по заданным траекториям или преследование объекта-цели с высоким качеством управления.
Для группы автономных объектов с выделенным лидером разработан робастный алгоритм отслеживания траектории цели, основанный на применении скользящего режима вдоль желаемой траектории в пространстве состояний.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016613926 "Программа траекторного управления полетом беспилотного летательного аппарата квадророторного типа", 2016 г.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018616183 "Программа управления полетом беспилотного летательного аппарата квадророторного типа со смещенным центром", 2018 г.
Публикации
1. Агеев М.Д., Бердышев В.И., Васильев С.Н., Киселев Л.В., Золотухин Ю.Н., Кунцевич В.М. и др. Проблемы создания интеллектуальных автономных подводных роботов и перспективы их решения на основе интеграции междисциплинарных научных исследований. // Оптимизация, управление, интеллект, № 2(10) , 2005. С. 6-22.
2. Ю.Н. Золотухин, Г.М. Шидло. Подходы к реализации модели интеллектуальной системы интерактивного обучения тактике общевойскового боя. // КИИ-2006. Труды десятой национальной конференции по искусственному интеллекту с международным участием, (25-28 сентября 2006 г., г. Обнинск, Россия), том 3, М., Физматлит, 2006. С. 1085-1091.
5. Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.А. Нестеров. Управление автономным объектом при плоском движении по заданной траектории с обходом препятствий. // Труды IX Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (22-28 июня 2007 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2007. С. 213-219.
8. Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.А. Нестеров. Управление группировкой подвижных объектов в задаче преследования. // Труды XI Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (22-24 июня 2009 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2009. С. 66-74.
9. Ю.Н. Золотухин, Г.М. Шидло. Принципы построения общевойсковых тактических тренажеров. // Сб. материалов 4 Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления», (6-10 апреля 2009 г.), изд. Технологического института ЮФУ, Таганрог, 2009. С. 264-265.
11. Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров. Управление перевёрнутым маятником с подвижной точкой подвеса. // Труды XII Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах» (21-23 июня 2010 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2010. С. 291-297.
12. Konstantin Yu. Kotov, Yuri N. Zolotukhin, A.A. Nesterov. Formation Control and Trajectory Tracking of Mobile Robots. In: Proceedings of the IASTED Int. Conf. on Automation, Control, and Information Technology (ACIT 2010), June 15-18, 2010 in Novosibirsk, Russia. Acta Press Anaheim, Calgary, Zürich. pp. 26-30.
13. Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.А. Нестеров. Управление мобильным роботом с дифференциальным приводом при параметрическом задании траектории движения. В кн. Материалы III Международной конференции "Инфокоммуникационные и вычислительные технологии и системы (ИКВТС-2010)", 6-11 сентября 2010 г., Улан-Удэ, Россия. Изд. Бурятского университета, 2010, с. 150-153.
14. Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.А. Нестеров, М.Н. Филиппов. Управление траекторным движением группы мобильных роботов: моделирование и эксперимент. В кн. Материалы X Международной конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2010)", 22-24 сентября 2010 г., Новосибирск, Россия. Изд. НГТУ, 2010, с. 101-106.
17. С.А. Белоконь, Ю.Н. Золотухин, А.А. Нестеров, М.Н. Филиппов. Управление квадрокоптером на основе организации движения по желаемой траектории в пространстве состояний. // Труды XIII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (15-17 июня 2011 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2011. С. 217-222.
18. Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.С. Мальцев, А.А. Нестеров, М.Н. Филиппов. Компенсация транспортного запаздывания при управлении траекторным движением группы мобильных объектов. // Труды XIII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (15-17 июня 2011 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2011. С. 223-229.
19. К.Ю. Котов, А.С. Мальцев, М.А. Соболев, М.Н. Филиппов. Совместное использование одометрии и системы технического зрения для оценки координат мобильного робота. // Труды XIII Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (15-17 июня 2011 г., Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2011. С. 230-236.
24. С.А. Белоконь, Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.С. Мальцев, А.А. Нестеров, М.А. Соболев, М.Н. Филиппов, А.П. Ян. Управление квадрокоптером AR.DRONE при движении по заданной траектории. В кн. Труды XV Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (25-28 июня 2013, г. Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2013, с. 506-514.
25. С.Г. Деришев, Ю.Н. Золотухин, К.Ю. Котов, А.А. Нестеров, М.А. Соболев, Н.П. Сохи, М.Н. Филиппов. О расчете углов ориентации летательного аппарата вертикального взлета и посадки. В кн. Труды XV Международной конференции "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", (25-28 июня 2013, г. Самара, Россия). - Самара: Изд. Самарский научный центр РАН, 2013, с. 515-522.
26. Konstantin Yu. Kotov, Alexandr S. Maltsev, Maxim A. Sobolev. Recurrent neural network and extended Kalman filter in SLAM problem. In: Proceedings of the 2013 IFAC International Conference on Intelligent Control and Automation Science September 2-4, 2013, Chengdu, China. С. 197-200 — 1 электрон. опт. диск.
52. Липовый Д. А., Мальцев А. С. Разработка архитектуры полетного контроллера для квадрокоптера на базе одноплатного компьютера Raspberry Pi // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2020. Т. 18, № 3. С. 19–33. DOI: 10.25205/1818-7900-2020-18-3-19-33.