Development of a Virtual Bench for Modeling and Research of a Mobile Robot in Simintech
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-2-78-85Keywords:
virtual bench, simulation, mobile robot, motor, SimInTechAbstract
A virtual bench is designed for students studying simulation, model-oriented design of mechatronic systems and control devices. A review of existing virtual stands is performed. The training starts with simulation of a mobile robot (MR) with a single drive, for example, a transport robot moving along one coordinate, then simulation of MR with differential control moving on a plane, and then simulation of multicopters (quadcopter, hexacopter, octocopter). The virtual simulator consists of a model of MR with a single DC motor drive, MR controller, control panel. The drive model of the mobile robot in the state space is developed. Negative trends in the development of laboratory benches have been revealed: fast obsolescence of laboratory equipment; high cost; small range of equipment. Positive directions of their development have been identified: expansion of software capabilities (high-level languages) allowing to create any applications quickly and easily; appearance and improvement of special software used to create multimedia applications, as well as specialized software intended for design automation (AutoCAD, KOMPAS, Altium Designer, etc.) and mathematical calculations (Matlab, MathCAD, etc.). Software tools include SimInTech, MatLab/Simulink, LabVIEW, procedure-oriented languages VB, Delphi, Java, etc.; problem-oriented languages LISP, C++, C#, etc. In this connection, it is expedient to partially abandon traditional laboratory benches and switch to wider application of simulation modeling and computational experiment methods. Virtual laboratory benches should form the basis of such transition. As a result of simulation, the following parameters of MR model were obtained: MR displacement at 2.5 m, maximum gearbox angular speed 0.2 rad/s, maximum torque on gearbox output shaft 15 N∙m, maximum angular speed of DC motor 30 rad/s. Simulation of MR was performed in SimInTech program.References
Амандиков М. А. Создание виртуальных стендов по информационным системам с использованием программных средств // Научное обозрение. Технические науки. 2016. № 1. С. 5-8. URL: https://science-engineering.ru/ru/article/view?id=1066 (дата обращения: 9.03.2022).
Valacich J., Schneider C. Information Systems Today: Managing the Digital World. Pearson, 2017.
p. ISBN-100134635205.
Peterka J., Bozek P., and Nikitin Yu. Diagnostics of automated technological devices. MM Science Journal, 2020, October, pp. 4027-4034. Doi: 10.17973/MMSJ.2020_10_2020051.
Stepanov P., Bozek, P. et all. Development of a decision box of diagnostic system for electric drives. MM Science Journal, 2021, November, pp. 4954-4961. Doi:10.17973/MMSJ.2021_11_2021126.
Lysych M. N. A study of the static lateral stability of a tillage machine-tractor unit on a virtual stand. IOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies, Krasnoyarsk, March 04, 2020. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. Krasnoyarsk, Russia: Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. P. 42033. Doi: 10.1088/1742-6596/1515/4/042033.
Magomedov S. Resource analysis of the log files storage based on simulation models in a virtual environment / S. Magomedov, D. Ilin, E. Nikulchev. Applied Sciences (Switzerland). 2021. Vol. 11. No 11. Doi: 10.3390/app11114718.
The tasks of designing and developing virtual test stands / V. L. Averbukh, N. V. Averbukh, P. Vasev [et al.]. Proceedings - 2020 Global Smart Industry Conference, GloSIC 2020, Chelyabinsk, September 25, 2020. Chelyabinsk, 2020. P. 49-54. doi: 10.1109/GloSIC50886. 2020.9267835.
Trefilov S., Bozek P., et all. Diagnostics of actuators of machine tools drives according to the identifiability criterion by the state space. MM Science Journal, 2021, pp. November, pp. 5291-5296. Doi: 10.17973/MMSJ.2021_11_2021131.
Unsteady processes in a centrifugal compressor: From a physical experiment to a virtual stand / A. Lebedev, Y. Kozhukhov, V. Ivanov [et al.]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Rostov-on-Don, October 20-22, 2020. Rostov-on-Don, 2020. P. 012005. Doi: 10.1088/1757-899X/1001/1/012005.
Карандеева И. Ю. Применение виртуальных стендов в учебном процессе в целях повышения качества и эффективности образования // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 1 (105). С. 13.
Лекомцев П. В., Никитин Ю. Р., Трефилов С. А. Идентификация двигателя постоянного тока на основе квазиоптимального нелинейного алгоритма управления // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24, № 2. С. 68-76. Doi: 10.22213/2413-1172-2021-2-68-76.
Оськин Д. А., Дьяченко М. Е. Виртуальный стенд для исследования релейных систем управления приводом МР // Вестник Морского государственного университета. 2016. № 75. С. 49-53.
Пильцов М. В., Тихонов В. В. Создание виртуальных лабораторных стендов с помощью Ni LabVIEW // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2021. № 8. С. 141-142.
Степанов П. И. Разработка и тестирование блока принятия решений для системы контроля технического состояния электромеханического оборудования // Южно-Сибирский научный вестник. 2020. № 1(29). С. 108-113.
Титов В. Г., Захаров П. А., Степанов С. Е. Исследование мощного синхронного электропривода на виртуальном испытательном стенде // Автоматизация и IT в энергетике. 2020. № 6 (131). С. 32-37.
Турыгин Ю. В., Зубкова Ю. В., Сперанских Т. Н. Разработка математической модели движения выходного звена робота на основе анализа погрешностей позиционирования // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 1. С. 19-22. Doi: 10.22213/2413-1172-2018-1-19-22.
Фешин Б. Н., Якупова О. В. Разработка виртуального стенда «Оптимальные системы управления электроприводом» // Автоматика. Информатика. 2018. № 2 (43). С. 21-28.
Среда динамического моделирования SimInTech. URL: https://simintech.ru/(дата обращения: 9.03.2022).
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 Юрий Рафаилович Никитин, Юлия Валерьевна Зубкова, Элла Вениаминовна Соснович, Петр Алексеевич Масанов
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.