Разработка информационно-сетевого комплекса для сопровождения производствен-ных операций контроля, диагностики и настройки точностных характеристик твердотельных волновых гироскопов
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-1-41-53Ключевые слова:
твердотельный волновой гироскоп, машинное обучение, программное обеспечение, автоматизация производства, технологические процессыАннотация
Статья посвящена разработке информационно-сетевого комплекса (ИСК) для сопровождения производственных операций контроля, диагностики и настройки точностных характеристик твердотельных волновых гироскопов с целью повышения качества изделий и эффективности технологических процессов.
Для этого сначала проведен анализ существующих информационных систем сопровождения автоматизации технологических процессов и их контроля. Обсуждается возможность использования таких систем в производстве твердотельных волновых гироскопов.
В результате предложена структура ИСК, разделяющаяся на физическую и информационную подсистемы. В ней физическая подсистема представляет собой набор коммутирующих устройств в виде стендов с промышленными компьютерами, узлов связи, серверов и персональных компьютеров и других периферийных устройств. А информационная подсистема включает программное обеспечение для автоматизации технологических операций и анализа получаемых данных. Предполагается, что программное обеспечение анализа данных будет также производить запросы к базе данных и обрабатывать большие объемы информации с использованием алгоритмов машинного обучения.
Для повышения эффективности всей системы организуется автоматический сбор физических и точностных параметров изделий на разных этапах их производства. Среди основных планируемых результатов работы ИСК выделены: оптимизация технологических процессов и выявление сложных многофакторных нелинейных зависимостей параметров качества от параметров технологических операций, а также автоматическое оперативное выявление неисправного оборудования с выработкой рекомендаций по его ремонту и автоматический оперативный контроль уровня квалификации операторов с регулировщиками.
Отдельно обсуждаются способы интегрирования ИСК в производственный процесс изготовления твердотельного волнового гироскопа.Библиографические ссылки
Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология : монография. М. : Радиотехника, 2014. 176.
Beitia J. Low Cost CVG for High-Grade North Finders and Targeting Systems 2014. DOI:10.1109 / InertialSensors.2014.7049408 https://www.researchgate.net/publication/308731387_Low_cost_CVG_for_high-grade_north_finders_and_targeting_systems.
Шишаков К. В. Твердотельные волновые гироскопы: волновые процессы, управление, системная интеграция. Ижевск : Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2018. 264 с.
Chikovani V. V. Self-Compensation for Disturbances in Differential Vibratory Gyroscope for Space Navigation Hindawi, 2019 DOI: 10.1155/2019/5234061.
Авдеева В. М., Крючкова И. Н. Обработка статистических данных и определение состава входов нейросети в процессе формирования информационной базы для прогнозирования // Территория науки. 2007. № 2. С. 196–2004.
Башмаков А. И., Башмаков И. А. Интеллектуальные информационные технологии. М. : Изд-во МГТУ им Н. Э. Баумана, 2005. 304 с.
Andrey Ostroukh, Aleksander Kolbashin, Natalia Surkova, Dmitry Fatukhin Automated process control system of concrete twin-layer paver and block production // APRN Journal of Engineering and Applied Sci-ences. 2017. 5208 - 5211. ISSN 1819 - 6609.
Басараб М. А., Матвеев В. А. Аппроксимация распределения плотности резонатора волнового твердотельного гироскопа по измеренным параметрам дебаланса // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 10.
Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа с учетом нелинейности колебаний резонатора // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2014. № 5.
Маслов Д. А. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа при медленно меняющейся частоте вынужденных колебаний // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. Т. 70. № 10.
Мингазов Р. И., Спиридонов Ф. И., Шишаков К. В. Методики исследования свободного выбега стоячих волн в твердотельном волновом гироскопе // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18, № 3. С. 20–32.
Новое поколение ИНС на основе ВТГ / С. Негри, Э. Лабарр, К. Линьон, Э. Брунштейн, Э. Салаён // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24, № 1 (92). С. 49–59. DOI: {10.17285/0869-7035.2016.24.1.049-059} elibrary.ru/item.asp?id=2577458.
Qiu B., Li P., Wang J. Full digital control of hemispherical resonator gyro under force-to-rebalance mode // IEEE Sensors Journal. T. 15. №1. 2015. P. 71-75. DOI: {10.1109/JSEN.2014.2339229} elibra¬ry.ru/ item.asp?id=24635569.
Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Влияние подвижного центра резонатора на работу волнового твердотельного гироскопа // МТТ. 2007. № 6.
Журавлев В. Ф. ВТГ: современное состояние, некоторые аспекты // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем: процессы, модели, эксперимент. 2011. № 2 (33). С. 118–123. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=26104278.
Каленова Н. В. Влияние угловых перемещений резонатора волнового твердотельного гироскопа на взаимосвязь рабочих колебаний с балочными // МТТ. 2009. № 5.
Климов Д. М. Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М. : ФГБУН ИПМех им. А. Ю. Ишлинского РАН, 2017. 193 с.
Кривов А. В., Абрамов И. В. Современное состояние проблемы балансировки резонаторов твердотельного волнового гироскопа // Молодые ученые – ускорению научно-технического прогресса в XXI веке : сборник материалов IV Всероссийской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и молодых ученых с международным участием / отв. за выпуск: А. П. Тюрин, В. В. Сяктерева. Ижевск, 20-21 апреля 2016. Ижевск: ИННОВА, 2016. С. 195–200.
Трутнев Г. А. Модель ТВГ в медленных переменных // Вестник Удмуртского университета. Математика. Компьютерные науки. 2015. Т. 25, № 3. С. 421–429.
Трутнев Г. А. Модель конструкционного демпфирования твердотельного волнового гироскопа // Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки. 2019. Т. 29, № 1. С. 84–91. URL: https://doi.org/10.20537/vm190108.
Трутнев Г. А., Назаров С. Б., Перевозчиков К. К. Система съема и способы измерения колебаний резонатора твердотельного волнового гироскопа // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 2020. № 1 (130). С. 20–63. URL: https://elibrary.ru/item.asp? id=42718328.
Измерительно-вычислительный комплекс ТВГ / Г. А. Трутнев, С. Б. Назаров, К. К. Перевозчиков, А. В. Щенятский // Интеллектуальные системы в производстве. 2017. Т. 15, № 3. С. 62–72.
DOI: 10.22213/2410-9304-2017-3-62-72.
Калабин А. Л., Керницкий А. В., Пакшвер Э. А. Программная система предпроектных исследований технологических процессов формирования химических волокон // Программные продукты и системы. 2008. № 1. С. 16–19.
Кузичкин А. А. Губанов Г. Б. Разработка комплекса программ для математического моделирования и оптимизации процесса каталитического риформинга // Вестник технологического университета. 2017. № 22. С. 77–83.
Сачко Н. С. Организация и оперативное управление машиностроительным производством : учебник. Мн. : Новое знание, 2005. 636 с. : ил. (Техническое образование). ISBN 985-475-118-X.
Нийонсаба Т., Павлов В. А. Программно-алгоритмическое обеспечение автоматизированной системы управления технологическими процессами с заданными параметрами продукта // Программные продукты и системы. 2018. Т. 31, № 1. С. 140–144. DOI: 10.15827/0236-235X.031.1.140-144.
Fabrice Delhaye. HRG by Safran - The game-changing technology DOI:10.1109/ISISS.2018.8358163 https://www.researchgate.net/publication/324951579_
HRG_by_Safran_-_The_game-changing_technology.
HRG by Sagem from laboratory to mass production DOI:10.1109/ISISS.2016.7435530 https://www.researchgate.net/publication/301710868_HRG_by_Sagem_from_laboratory_to_mass_production.
Naser El-Sheimy. Inertial sensors technologies for navigation applications: state of the art and future trends // Satellite Navigation 1. 2020. DOI:10.1186/s43020-019-0001-5.
Remillieux G., Delhaye F. Sagem Coriolis Vibrating Gyros: A vision realized // DOI:10.1109/Inertial-Sensors.2014.7049409 https://www.researchgate.net/publication/283814118_
Sagem_Coriolis_Vibrating_Gyros_A_vision_realized.
Reza Sedaghati. Hemispherical Vibratory Gyroscope Performance Evaluation and Sensitivity Analysis with Capacitive Excitation // J. Elec. Comput. Eng. Innov. 2019, vol. 7, no. 1, pp. 45-56, DOI: 10.22061/JECEI.2019.5565.239.
The Hemispherical Resonator Gyro: From Wineglass to the Planets / David Rozelle // Advances in the Astronautical Sciences. 2009. No. 134. Pp. 1157-1178. https://www.researchgate.net/publication/279909300_The_Hemispherical_Resonator_Gyro_From_Wineglass_to_the_Planets.
Матвеев В. А., Липатников В. И., Алехин А. В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа : учеб. пособие для втузов. М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. 168 с.
Шацких Е. А. Факторы, влияющие на качество продукции в промышленном производстве // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота, 2014. № 12. С. 140–142. URL: http://www.gramota.net / materials/1/2014/12/41.html
Вагин В. Н., Михайлов И. С. Разработка метода интеграции информационных систем на основе метамоделирования и онтологии предметной области // Программные продукты и системы. 2008. № 1.
С. 22–26.
Тихомиров В. А., Карпов И. А. Тихомирова Е. В. Системный подход к интеграции информационных ресурсов в концепции математического моделирования // Программные продукты и системы. 2008. № 1. С. 4–7.
Балышова А. А., Каменщиков А. А., Олейников А. Я. Обеспечение интероперабельности как средства бесшовной интеграции функциональных подсистем в составе автоматизированных систем военного назначения // Журнал радиоэлектроники. 2018. № 9. С. 18.
Басараб М. А., Ивойлов М. А, Матвеев В. А. Оптимизация балансировки волнового твердо-тельного гироскопа с помощью нейронной сети Хопфилда // Наука и образование: научное издание МГТУ им.Н.Э. Баумана. 2012. С. 289–298.
Волобуева Е. О., Качалов Д. Л., Щербаков М. В. Мобильные компоненты и технологии больших данных для мониторинга электропотребления // Известия волгоградского государственного технического университета. 2015. № 6 (163). С. 54–57.
Батоврин В. К., Гуляев Ю. В., Олейников А. Я. Обеспечение интероперабельности – основная тенденция в развитии открытых систем // Информационные технологии и вычислительные системы. 2009. № 5. С. 7–15.
Nashwa El-Bendary, Esraa El Hariri, Aboul Ella Hassanien, Amr Bard Using machine learning techniques for evaluating tomato ripeness // Expert Systems with Applications Volume 42, Issue 4, 2015, P.1892-1905 {DOI:10.1016/j.eswa.2014.09.057}
Fergus P., Hussain A., David Hignett, Al-Jumeily D., Khaled Abdel-Aziz, Hani Hamdan. A machine learning system for automated whole-brain seizure detection // Applied Computing and Informatics. Vol. 12. Issue 1. 2016. Pp. 70-89. DOI: 10.1016/j.aci.2015.01.001.
Syreyshikova N.V., Semashko L.A. Gauges Manufacture Process Planning Automated Control System at an Industrial Enterprise. // Procedia Engineering. 2017. P. 965-971. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.579.
Nagdev Amruthnath, Tarun Gupta. A research study on unsupervised machine learning algorithms for early fault detection in predictive maintenance // 2018 5th International Conference on Industrial Engineering and Applications. 2018. P. 355-361. DOI: 10.1109/IEA.2018.8387124.
