Integration Of Sensor Data And Mathematical Modeling Of Underwater Robot Behavior Using A Digital Twin - Info and Reading Options

The Internet Archive:

<p style="margin:5px 0px;color:rgb(102,102,102);font-family:'PT Sans', sans-serif;font-size:17px;background-color:rgb(255,255,255);"><strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;">Введение. </font></font></strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;"> Управление подводными робототехническими комплексами (ПРК) осложняется такими факторами, как инерция, стохастические возмущения и отсутствие навигационной инфраструктуры. Существующие подходы к моделированию и прогнозированию поведения ПРК характеризуются слабой интеграцией или отсутствием интеграции данных с реальных датчиков в режиме реального времени. Устранение этого пробела в комплексных решениях позволяет объединить физические модели, цифровые двойники и визуализацию. Перспективным инструментом для преодоления указанных ограничений является цифровой двойник (ЦД), обеспечивающий точное цифровое представление объекта за счет интеграции данных с физических датчиков и математических моделей. Целью представленного исследования является разработка метода прогнозирования динамики ПРК с использованием цифрового двойника для повышения эффективности автономного управления.</font></font></p><p style="margin:5px 0px;color:rgb(102,102,102);font-family:'PT Sans', sans-serif;font-size:17px;background-color:rgb(255,255,255);"><strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;">Материалы и методы.</font></font> </strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;"> Основой исследования стала разработка математической модели движения подводного робототехнического комплекса. Она включала дифференциальную кинематику, моделирование сопротивления среды и динамики вращения. Для сбора и обработки данных использовались следующие датчики: инкрементальные энкодеры, трёхосевой акселерометр и гироскоп. Для управления движением по каждой оси использовался пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор. Для визуализации и тестирования модели использовалась игровая среда Unity. С её помощью был создан модуль цифрового двойника с возможностью отображения состояния системы в реальном времени. В качестве программного обеспечения для низкоуровневого программирования использовалась платформа Arduino IDE, а для анализа данных и построения графиков – MATLAB и Python.</font></font></p><p style="margin:5px 0px;color:rgb(102,102,102);font-family:'PT Sans', sans-serif;font-size:17px;background-color:rgb(255,255,255);"><strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;">Результаты.</font></font> </strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;"> Для верификации модели были проведены эксперименты на физической модели. Проведено сравнение с моделированием поведения объекта в виртуальной среде. Представлены графики расхождений физической и моделированной траекторий. Рассчитаны статистические метрики, характеризующие точность цифрового двойника. Максимальное отклонение по координатам не превысило 5,3 мм, среднее угловое отклонение составило 3,5°. Это подтвердило надежность и практическую применимость предложенной модели для автономного управления робототехническим комплексом. Также установлено, что средняя погрешность по оси X составила 3,11 мм, по оси Y — 2,92 мм. Средняя погрешность по углу Z — 1,8°. Время отклика составило менее 10 мс. Устойчивость цифрового двойника к незначительным колебаниям данных обеспечивалась сглаживанием входных данных, устойчивостью системного регулятора и адаптацией модели к калибровочным значениям в начале каждого цикла.</font></font></p><p style="margin:5px 0px;color:rgb(102,102,102);font-family:'PT Sans', sans-serif;font-size:17px;background-color:rgb(255,255,255);"><strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;">Обсуждение и заключение.</font></font> </strong><font style="vertical-align:inherit;"><font style="vertical-align:inherit;"> Цифровые двойники подходят для предиктивного управления и мониторинга объекта в условиях неопределенности. Предложенный подход может быть масштабирован для различных типов робототехнических систем, работающих в агрессивных и плохо предсказуемых условиях. Дальнейшие исследования в этом направлении могут быть связаны с внедрением адаптивных и нейросетевых методов управления.</font></font></p>

Search for “Integration Of Sensor Data And Mathematical Modeling Of Underwater Robot Behavior Using A Digital Twin” downloads:

Visit our Downloads Search page to see if downloads are available.

Find “Integration Of Sensor Data And Mathematical Modeling Of Underwater Robot Behavior Using A Digital Twin” in Libraries Near You:

Read or borrow “Integration Of Sensor Data And Mathematical Modeling Of Underwater Robot Behavior Using A Digital Twin” from your local library.

• The WorldCat Libraries Catalog: Find a copy of “Integration Of Sensor Data And Mathematical Modeling Of Underwater Robot Behavior Using A Digital Twin” at a library near you.