• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
09.08.2023
РНФ
323

Тренажеры для водителей и пилотов станут реалистичнее и долговечнее

4.4

Ученые разработали математическую модель с адаптивной цифровой системой управления, которая сделает авто- и авиатренажеры более реалистичными и поможет уберечь их от поломок из-за перегрузок. Ученые сравнили предложенную модель с аналогами, используемыми в тренажерах российской компании «Транзас», и выяснили, что новая система позволяет управлять поршнями, которые отвечают за движение кабины-симулятора, в более широких условиях, до трех раз быстрее и в полтора раза точнее.

Тренажеры для водителей и пилотов станут реалистичнее и долговечнее
Тренажеры для водителей и пилотов станут реалистичнее и долговечнее / ©Getty images / Автор: Екатерина Лебедева

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Control Engineering Practice. Чтобы натренировать водителя или пилота правильно управлять автомобилем или самолетом, используются тренажеры. Обычно они имеют вид кабины, установленной на платформе Стюарта — устройстве, имеющем шесть независимых «ног», прикрепленных попарно в трех точках на нижней — опорной — плите платформы и в трех на верхней плите. Длины этих «ног» можно изменять встроенными в них приводами и, тем самым управлять ориентацией платформы. Такое движение может имитировать наклон самолета при маневрировании или машины при движении по неровной поверхности.

Сделать такие тренажеры максимально реалистичными можно, обеспечив практически моментальную и высокоточную отработку приводами команд компьютера. Существующие на сегодняшний день устройства часто не столь быстро реагируют на подаваемые им сигналы, как это происходит в автомобиле или самолете, на которые действует окружающая среда (погодные условия, дорожное покрытие и другие факторы). Кроме того, известны случаи поломки тренажеров из-за перегрузок и ошибочном срабатывании системы управления, что может сделать работу на них небезопасной.

Динамический тренажер вождения КАМАЗ АТ-Г.01 / © bizorg.su

Чтобы исправить эти недостатки, ученые из Санкт-Петербургского государственного университета и Института проблем Машиноведения РАН (Санкт-Петербург) детально исследовали динамику пневматических приводов платформы Стюарта. Анализ позволил авторам определить параметры движения, которые важно учитывать при разработке систем управления платформой. В частности, диаметр и массу поршней, длину штоков (подвижных «стержней» в приводах), давление, создаваемое той или иной нагрузкой на элементы. Опираясь на эти характеристики, исследователи разработали алгоритмы, обеспечивающие высокое быстродействие и точность управления движением платформы Стюарта.

«От кабины, в которой сидит человек, подается сигнал на платформу о том, что она должна совершить какое-то движение, например, наклониться при повороте руля. Если быть точнее, этот сигнал поступает на цифровой регулятор — устройство, связанное с поршнями и “решающее”, как изменить в них давление, чтобы система обеспечила нужное угловое и пространственное перемещение платформы.

Авиасимулятор «Аэрофлота» МС-21-300 / ©take-off.ru

Предложенная нами математическая модель позволяет сделать такое “принятие решений” регулятором (или “системой управления”) более точным, быстродействующим и менее ресурсозатратным, чем у ранее существующих», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Николай Кузнецов, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, руководитель Ведущей научной школы Российской Федерации в области математики и механики, заведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующий лабораторией информационно-управляющих систем ИПМаш РАН.

Руководитель проекта РНФ Кузнецов Н. В. / ©Николай Кузнецов

Кроме того, авторы проанализировали динамику движений разрабатываемого российской компанией «Транзас» тренажера для автомобиля КАМАЗ, и с помощью своей модели скорректировали выявленные недостатки и неточности системы управления, в частности скорость и силу реагирования поршней на подаваемые сигналы. Также ученые проанализировали возможность появления и устранения скрытых колебаний, которые могли бы привести к аварийным ситуациям при работе тренажера. В результате система управления этого же тренажера с новым алгоритмом быстрее и точнее отвечала на разнообразные команды человека, тем самым реалистичнее имитируя поведение автомобиля.

Разработанная авторами система позволит также сделать авто- и авиатренажеры безопаснее, поскольку в математическом алгоритме, помимо характеристик, влияющих на движение поршней, заложены данные о максимальной нагрузке, которую они способны выдержать. Это предотвратит возможность перегрузок, из-за которых тренажер может перестать работать или даже разрушиться. В дальнейшем ученые планируют в сотрудничестве с инженерами внедрить предложенную модель в реальные тренажеры, чтобы протестировать свою разработку. Работа также была поддержана грантом Министерства науки и высшего образования России. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

Вчера, 17:59
Дарья Г.

На сегодня удалось подтвердить существование тысяч экзопланет, но лишь около 25 из них получилось запечатлеть напрямую. Причем из них лишь шесть объектов старше 100 миллионов лет. И вот, наконец, ученые смогли сделать снимок взрослой экзопланеты.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

22 июля
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно