- Автоматизация
- Антропология
- Археология
- Архитектура
- Биология
- Ботаника
- Бухгалтерия
- Военная наука
- Генетика
- География
- Геология
- Демография
- Деревообработка
- Журналистика
- Зоология
- Изобретательство
- Информатика
- Искусство
- История
- Кинематография
- Компьютеризация
- Косметика
- Кулинария
- Культура
- Лексикология
- Лингвистика
- Литература
- Логика
- Маркетинг
- Математика
- Материаловедение
- Медицина
- Менеджмент
- Металлургия
- Метрология
- Механика
- Музыка
- Науковедение
- Образование
- Охрана Труда
- Педагогика
- Полиграфия
- Политология
- Право
- Предпринимательство
- Приборостроение
- Программирование
- Производство
- Промышленность
- Психология
- Радиосвязь
- Религия
- Риторика
- Социология
- Спорт
- Стандартизация
- Статистика
- Строительство
- Технологии
- Торговля
- Транспорт
- Фармакология
- Физика
- Физиология
- Философия
- Финансы
- Химия
- Хозяйство
- Черчение
- Экология
- Экономика
- Электроника
- Электротехника
- Энергетика
Структура образовательного модуля (учебный план).
2.7. Структура образовательного модуля (учебный план).
Блок 1 «Современные методы исследования устойчивости движения робототехнической системы».
Руководитель: к.ф.-м.н., профессор Ширяев А.С.
| № | Раздел / тема | Содержание | Форма занятий | Количество з.е. | ФИО преподавателя |
| 1.1 | Постановка и примеры решения задачи планирования движения для неполноприводной механической системы | Лекция № 1: Постановка и примеры решения задачи планирования движения для неполноприводной механической системы, включая исследование реализуемых движений простейшей модели неполноприводного корабля на плоскости и знакомство с роботом "Бабочка" | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А. С. Гусев С.В. Суров М.О Пчелкин С.С. Колесниченко И.Р. |
| 1.2 | Модели робото-технических систем с ограничениями | Лекция № 2: Понятия и алгоритмы записи динамики механической системы с конечным числом степеней свободы с голономными и неголономными связями | Лекция (2 часа) | 1/9
| Ширяев А.С. Гусев С.В. Суров М.О. Пчелкин С.С. Колесниченко И.Р. |
| Семинар № 1: Примеры вывода динамики механических систем | Семинар (2 часа) | ||||
| Лабораторная работа № 1: Робот "Бабочка." Идентификация модели динамики управляемой степени свободы робота: трение покоя, коэффициент усиления и момент инерции | Лабора-торная работа (2 часа) | ||||
| 1.3 | Устойчивость движения механической системы | Лекция № 3: Понятие устойчивости решения дифференциального уравнения по Ляпунову, Пуанкаре и Жуковскому. Критерии устойчивости стационарного решения. Теорема Лагранжа-Дирихле. Элементы теории Хилла об орбитальной устойчивости периодического решения по первому приближению. | Лекция (2 часа) | 1/9
| Ширяев А.С. Гусев С.В. |
| Семинар № 2: Примеры анализа устойчивости решений нелинейных динамических систем | Семинар (2 часа) | ||||
| 1.4 | Свойства автономных дифференциальных уравнений 2-го порядка | Лекция № 4: Свойства автономных дифференциальных уравнений 2-го порядка: лемма Ляпунова о определении центра по линеаризации и теорема Пуанкаре об устойчивости периодического решения | Лекция (2 часа) | 1/9
| Ширяев А.С. Гусев С.В. |
| Семинар № 3: Примеры исследования автономных дифференциальных уравнений 2-го порядка | Семинар (2 часа) | ||||
| 1.5 | Трансверсальная динамика и ее линеаризация | Лекция № 5: Понятия подвижной площадки Пуанкаре, трансверсальных координат, трансверсальной динамики и ее линеаризация вдоль решения системы дифференциальных уравнений. Теорема Андронова-Витта, лемма Леонова | Лекция (2 часа) | 1/9
| Ширяев А.С.
Гусев С.В. |
| Семинар № 4:Примеры исследования трансверсальной динамики системы дифференциальных уравнений по первому приближению в окрестности ее периодического решения | Семинар (2 часа) |
Блок 2 «Численные и аналитические методы поиска и компактного представления вынужденных движений неполноприводных механических систем».
Руководитель: к.ф.-м.н., профессор Ширяев А.С.
| № | Раздел / тема | Содержание | Форма занятий | Кол -во з.е. | ФИО преподавателя |
| 2.1 | Примеры задач планирования вынужденного движения неполноприводной механической системы | Лекция № 6: Примеры задач планирования вынужденного движения неполноприводной механической системы с голономными и неголономными ограничениями | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С. Гусев С.В. |
| Семинар № 5: разбор и решение тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 2.2 | Численные алгоритмы поиска вынужденного движения неполноприводной механической системы как решение оптимизационной задачи | Лекция № 7: Обсуждаются методы поиска вынужденного движения при помощи дискретизации, численного интегрирования динамики системы и решения вспомогательных оптимизационных задач с конечным набором интерполяционных и краевых условий | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С Пчелкин С.С.
|
| Семинар № 6: разбор и решение тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 2.3 | Аналитический способ планирования вынужденного движения неполноприводной механической системы | Лекция № 8: Понятие генератора движения. Поиск и параметризация вынужденного движения механической системы при помощи "составного" представления вынужденного движения. Свойства динамики генератора движения неполноприводной механической системы. | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С. Суров М.О.
|
| Семинар № 7: разбор и решение тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 2.4 | Робот "Бабочка:" Моделирование и поиск реализуемых перекатываний | Лекция № 9: Моделирование динамики робота "Бабочка" в условиях точечного контакта; поиск реализуемых односторонних перекатываний диска по руке робота. | Лекция (2 часа) | 1/18 | Суров М.О. Гусев С.В. Ширяев А.С. |
| 2.5 | Робот "Бабочка:" Методы компьютерного зрения для определения положения объекта манипулирования | Лабораторная работа № 2: Методы калибровки внутренних и внешних параметров камеры, методы компьютерного зрения для определения положения объекта манипулирования (диска) на руке робота "Бабочка" | Лабораторная работа (2 часа) | 1/18 | Суров М.О. Пчелкин С.С. Колесниченко И.Р. |
Блок 3 «Численные и аналитические методы синтеза обратной связи для орбитальной стабилизации вынужденных движений неполноприводных механических систем»
Руководитель:к.ф.-м.н., доцент Гусев С.В.
| № | Раздел / тема | Содержание | Форма занятий | Количество з.е. | ФИО преподавателя |
| 3.1 | Трансверсальные координаты и трансверсальная динамика механической системы | Лекция № 10: Трансверсальные координаты и трансверсальная динамика механической системы вдоль ее вынужденного движения | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С.
Гусев С.В.
Суров М.О.
|
| Семинар № 8: разбор и решение тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 3.2 | Трансверсальная линеаризация динамики механической системы вдоль ее вынужденного движения | Лекция № 11: Численные и аналитические методы определения трансверсальная линеаризация динамики механической системы вдоль ее вынужденного движения. | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С.
Гусев С.В.
Суров М.О.
|
| Семинар № 9: разбор и решение тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 3.3 | Линейные системы управления с периодическими коэффициентами | Лекция № 12: Свойства линейных систем управления с периодическими коэффициентами: управляемость и наблюдаемость за период; приводимость и преоразование Флоке-Ляпунова линейных систем с периодическими коэффициентами | Лекция (2 часа) | 1/18 | Гусев С.В. Ширяев А.С. |
| 3.4 | Робот "Бабочка:" трансверсальная линеаризация динамики модели робота | Семинар № 10: Определение трансверсальной линеаризации динамики модели робота "Бабочка" в различных наборах координат, исследование свойств управляемости и наблюдаемости полученных линейных систем управления с периодическими коэффициентами | Семинар (2 часа) | 1/18 | Суров М.О. Гусев С.В. Ширяев А.С. |
| 3.5 | Методы стабилизации линейных систем с периодическими коэффициентами | Лекция № 13: Аналитические и численные методы стабилизации линейных систем с периодическими коэффициентами; различные подходы к поиску стабилизирующего решения матричного дифференциального уравнения Риккати. | Лекция (2 часа) | 1/9 | Гусев С.В.
Ширяев А.С.
|
| Семинар № 11: разбор и решение тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 3.6 | Движение механической системы управления с переменной структурой | Лекция № 14: Планирование и управление движением механической системы с переменной структурой за счет наличия ударных сил, или за счет изменения условий контакта или за счет использования импульсного управления Семинар № 12: разбор и решение тестовых задач | Лекция (2 часа) Семинар (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С. Гусев С.В. Пчелкин С.С. |
Блок 4 «Исследование отдельных задач по управлению движением неполноприводных робототехнических систем».
Руководитель:к.ф.-м.н., профессор Ширяев А.С.
| № | Раздел / тема | Содержание | Форма занятий | Количество з.е. | ФИО преподавателя |
| 4.1 | Задачи динамического манипулирования | Лекция № 15: Определение спектра задач и робототехнических операций, которые могут быть отнесены в раздел динамического манипулирования, обзор состояния исследований в тематике, примеры решения конкретных задач | Лекция (2 часа) | 1/18 | Ширяев А.С. Суров М.О. Гусев С.В. . |
| 4.2 | Робот "Бабочка:" синтез стабилизирующей обратной связи для трансверсальной линеаризации | Семинар № 13: Просчет и апробация на модели стабилизирующей обратной связи для трансверсальной линеаризации динамики робота "Бабочка," вычисленной вдоль реализуемого перекатывания диска по руке робота | Семинар (2 часа) | 1/18 | Суров М.О. Гусев С.В. Ширяев А.С. |
| 4.3 | Робот "Бабочка:" организация эксперимента по перекатыванию диска по руке робота | Лабораторная работа № 3: Подготовка, организация и проведение эксперимента по реализации системы управления, обеспечивающей устойчивое одностороннее перекатывание диска по руке робота "Бабочка"; подготовка отчета по результатам численных и натурных экспериметов | Лабораторная работа (4 часа) | 1/9 | Ширяев А.С. Гусев С.В. Суров М.О. Пчелкин С.С. Колесниченко И.Р. |
| 4.4 | Методы управ-ления силой в робототехнических приложениях | Лекция № 16: Обсуждаются методы прямого и неявного управления силой в контакте между рукой робот и внешней средой или объектом манипулирования; вводится понятие импеданса и описываются методы его определения за счет обратной связи; исследуется задача устойчивости замкнутой системы | Лекция (2 часа) | 1/9 | Ширяев А.С. Гусев С.В. Пчелкин С.С.
|
| Семинар № 14: разбор и решения тестовых задач | Семинар (2 часа) | ||||
| 4.5 | Методы идентификации и калибровки робототехнических систем | Лекция № 17: Обсуждаются процедуры определения геометрических параметров и параметров динамики робототехнических систем в целом; предлагается знакомство с методами, оборудованием и ПО, используемыми для уточнения моделей в окрестности индивидуальных вынужденных движений механических систем | Лекция (2 часа) | 1/18 | Ширяев А.С. Гусев С.В. Пчелкин С.С. |
| 4.6 | Робот "Бабочка:" калибровка динамических параметров модели | Лабораторная работа № 4: Калибровка динамических параметров модели робота "Бабочка" в окрестности номинального вынужденного перекатывания диска по руке робота | Лабораторная работа (2 часа) | 1/18 | Ширяев А.С. Гусев С.В. Суров М.О. Пчелкин С.С. Колесниченко И.Р. |
| 4.7 | Методы искусственного интеллекта (ИИ) при решении задач динамической манипуляции | Лекция № 18: Обсуждается применимость методы искусственного интеллекта (ИИ) при решении задач динамической манипуляции, включая задачи поиска вынужденного движения и задачи регулирования его трансверсальной динамикой. | Лекция (2 часа) | 1/18 | Ширяев А.С. Гусев С.В. Суров М.О. Пчелкин С.С. |
2.8. Форма оценки результатов освоения образовательного модуля. Оценочные средства.
Оцениваются выполненные научные проекты участниками модуля под руководством преподавателей. Участники модуля представляют научный отчет и результаты проектной работы в виде презентации.
2.9. Кадровое обеспечение образовательного модуля.
Ширяев Антон Станиславович, кандидат физико-математических наук, профессор Норвежского технологического университета (NTNU)
Гусев Сергей Владимирович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей математики Санкт-Петербургского государственного университета
Суров Максим Олегович, кандидат технических наук, научный сотрудник Норвежского технологического университета (NTNU)
Пчелкин Степан Сергеевич, PhD, научный сотрудник Норвежского технологического университета (NTNU)
Колесниченко Иван Романович, инженер ООО «Образовательная робототехника»
1.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10. Ресурсное обеспечение образовательного модуля (описание материально-технической базы, необходимой для реализации образовательного модуля).
| № | Оборудование, расходные материалы | Кол-во |
| Компьютеры | ||
| Принтеры | ||
| Проектор | ||
| Matlab Simulink | ||
| Маркерная доска | ||
| Цветные маркеры | ||
| Лабораторно-исследовательский комплекс «Робот-Бабочка» | ||
| Файловый сервер | ||
| Лекционная аудитория на 40 человек | ||
| Компьютерный класс для семинарских занятий на 20 человек |
2.11. Учебно-методические материалы (материалы лекций и практических (лабораторных) занятий, иных форм учебной деятельности, задания для самостоятельной работы). Могут формироваться, в том числе, в ходе модуля.
3. Планы по реализации образовательного модуля
3.1. Сроки и продолжительность образовательного модуля. В период с 19 октября по 2 ноября, 2020, 14 дней.
3.2. Количество обучающихся, приглашаемых для освоения образовательного модуля. 40 участников.
3.3. Периодичность реализации образовательного модуля (при наличии). Ежегодно.
|
|
|
© helpiks.su При использовании или копировании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.
|