Аппаратное и программное обеспечение (1088969), страница 3
Текст из файла (страница 3)
С развитием адаптивного иинтеллектуального управления роботами в них также развивается тенденциядецентрализации, путем распределения между отдельными его системами задачобработки сенсорной информации, формирования моделей среды, знаний и т. д.Первоначальной аппаратной базой этого стали транспьютеры, а затемтехнические нейронные сети. Однако основная область группового управленияв робототехнике — это управление несколькими роботами, выполняющимиобщую задачу. Простейшая задача такого управления — синхронизациявыполняемых отдельными роботами или другими средствами робототехникиопераций, т.
е. согласование их действий во времени. Это требуется привыполнении группой роботов общей работы, которая распадается напоследовательно выполняемые отдельными роботами технологическиеоперации. При этом рабочие зоны этих роботов не пересекаются и,следовательно, опасность столкновения их манипуляторов отсутствует. Пример— управление группой роботов на сборочной линии, где роботыпоследовательно выполняют пооперационную сборку какого-либо изделия.Продемонстрируем возможный подход к синтезу структуры групповогоуправления на уровне планирования по критерию обеспечения заданноговремени выполнения этой задачиНа рисунке приведены качественные зависимости времени принятиярешения в системах группового управления, использующих различныестратегии управления, от числа объектов (членов) в группе. Прицентрализованной стратегии управления центр принимает решение о действияхвсех подчиненных ему объектов группы.
При этом сложность задачи возрастаетэкспоненциально от числа объектов в группе и соответственно экспоненциальновозрастает время ее решения. При использовании же стратегиидецентрализованного группового управления каждый объект группы принимаетрешения только за себя, обмениваясь информацией с другими членами группы сцелью оптимизации группового решения.
Поэтому время группового решения втакой группе возрастает линейно при увеличении числа ее членов. Графиквремени решения при использовании смешанной стратегии будет находитьсягде-то между этими двумя графиками.Из графика на рисунке, зная число объектов в группе и требуемое времягруппового решения Треш, можно выбрать тип стратегии, который болееприемлем в данном случае. Например, если число объектов меньше N1, топредпочтительнее использование централизованной стратегии, поскольку онаобеспечивает более оптимальное групповое решение. Если число объектов вгруппе лежит в пределах от N1 до N2, целесообразна смешанная стратегия.
Есличисло объектов от N2 до N3, то следует использовать децентрализованнуюстратегию как наименее трудоемкую с точки зрения временных затрат напринятие решения. Если же число объектов в группе больше N3 , то следуетпереходить к иерархическому разбиению группы на подгруппы и, используядецентрализованную стратегию, сначала обеспечивать распределение заданиямежду подгруппами, а затем, используя ту же стратегию, принимать решения одействиях объектов внутри каждой подгруппы. При дальнейшем увеличениичисла объектов в группе необходимо соответственно увеличивать числоуровней иерархии, чтобы "вписаться" в требуемое время принятия групповогорешения.Значение требуемого времени решения Треш зависит от условий, вкоторых должна функционировать группа. Например, если это группапромышленных роботов, функционирующих в стационарных условиях, тоограничения на время решения задачи их группового управления практическине накладываются, поскольку эта задача может быть решена заранее, арезультаты решения могут быть заложены в программы.
Если же роботыдолжны функционировать в условиях заранее неизвестной ситуации, то такойподход уже не применим. В этом случае необходимо принимать групповоерешение в темпе изменения ситуации в среде. Если ситуация меняетсямедленно, например, если роботы используются просто для исследованиянекоторой местности, можно использовать смешанную стратегию групповогоуправления, когда из центра поступают задания для каждой подгруппы роботов,а внутри подгруппы используется децентрализованное управление. Если жеситуация меняется очень быстро, как, например, в боевой ситуации, то ирешение о групповых действиях надо принимать быстро, вплоть до отказа отпоиска оптимального решения.
В этом случае необходимо использоватьдецентрализованную стратегию.Организация распределенной системы управления группойроботов-штабелеров. Предложенному подходу отвечает распределеннаяорганизация системы управления группой роботов-штабелеров. Обобщеннаяструктура такой системы управления группой роботов-штабелеров показанана рис. 3.Рис. 3 – Структура распределенной системы управления группойроботов-штабелеровВ состав системы управления входят: автоматизированное рабочееместо (АРМ) оператора, реализующее функции формирования и передачироботам-штабелерам очереди заданий, формирования и веденияинформационной модели склада, складского учета, а также отображенияинформации о текущих процессах, состоянии и положении РШ; БСУ j– бортовые системы управления РШ, обменивающиеся информацией междусобой и АРМ – оператора через каналы связи и предназначенные длярешения задач планирования действий РШ и управления отработкой этихдействий; датчики положения РШ (ДП j ); датчики состояния РШ (ДС j );управляемые приводы (УП j ), обеспечивающие перемещение РШ и ихмеханизмов и обработку действий по разгрузке/загрузке складских ячеек.Система работает следующим образом.
БСУ в текущий моментвремени каждого РШ jимеет информацию о всех заданиях для группы,содержащихся в очереди, о текущих действиях других РШ РШ h,о текущем состоянии и текущем положении всех РШ группы. На основанииэтой информации каждый РШ, завершивший выполнение задания, выбираетиз очереди следующее задание и проверяет возможность его выполнения, т.е.проверяет, находится ли ячейка с указанным в задании грузом наобслуживаемом им складском участке. Если задание может быть выполнено,то в соответствии с выражением (2) осуществляется вычисления оценкиэффективности выполнения этого задания данным РШ j .Аналогичнымобразомосуществляетсяоценкаэффективностивыполнения этого же задания другим РШ h, способные еговыполнить, с учетом текущего положения этих РШ и этапов выполнения имитекущих заданий. Может оказаться, что какой-либо другой РШ h затратитменьше времени на завершение своего текущего задания и выполнениеданного задания, чем РШ j . При этом, при расчете величиныв выражении(2) следует учитывать и перемещения, необходимые для завершениятекущего задания РШ h .
В том случае, если после обмена информациеймежду роботами оценка эффективности выполнения данного задания дляРШ j оказывается меньше чем для других роботов, он отказывается отвыполнения этого задания и переходит к анализу следующего задания изочереди.После выбора задания, выполнение которого дает максимальныйэффект по сравнению с эффектом, получаемым при выполнении этого жезадания другими РШ, данный робот приступает к его отработке, и заданиеудаляется из очереди.Следует отметить, что если ячейка с указанным в задании грузомнаходится на участке, который кроме данного РШ j обслуживается и другимиРШ h , то при оценке эффективности задания необходимо учитывать текущееположение других РШ h и информацию о выполняемых ими заданиях, таккак они могут на некоторое время закрывать доступ к ячейке с указаннымгрузом.
В этом случае при определении оценки эффективности РШ j всоответствии с выражением (2) при вычислении величиныучитываютсявеличины перемещений РШ h от его текущего положения до положения, прикотором открывается доступ к ячейке с указанным в задании грузом дляРШ j . Величина этих перемещений определяет время ожидания РШ j передвыполнением данного задания.УСОНеотъемлемой частью любой автоматизированной системы управлениятехнологическим процессом (далее АСУ ТП) являются устройства связи собъектом (далее – УСО), назначение которых заключается в сопряжениидатчиковой аппаратуры и исполнительных механизмов контролируемогообъекта и/или технологического процесса с вычислительными средствамисистемы. Как правило, на УСО возлагаются следующие функции.Нормализация аналогового сигнала – приведение границ шкалыпервичного непрерывного сигнала к одному из стандартных диапазоноввходного сигнала аналого-цифрового преобразователя измерительногоканала.
Наиболее распространены следующие диапазоны: от 0 до 5 В; от _5до 5 В; от 0 до 10 В.Предварительная низкочастотная фильтрация аналогового сигнала –ограничение полосы частот первичного непрерывного сигнала с цельюснижения влияния на результат измерения помех различного происхождения.На промышленных объектах наиболее распространены помехи с частотойсети переменного тока, а также хаотические импульсные помехи, вызванныевлиянием на технические средства измерительного канала переходныхпроцессов и наводок при коммутации исполнительных механизмовповышенной мощности.Обеспечение гальванической изоляции между источником аналоговогоили дискретного сигнала и измерительным и/или статусным каналамисистемы. В равной степени это относится к изоляции между каналамидискретного вывода системы и управляемым силовым оборудованием.Помимо собственно защиты выходных и входных цепейгальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех поцепям заземления за счет полного разделения Общего вычислительнойсистемы и контролируемого оборудования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
