Том 19, № 2 (2025)

Обоснование. В современных автономных транспортных системах, таких как беспилотные автомобили, важную роль играют радары, обеспечивающие обнаружение и классификацию объектов в окружающей среде. Однако данные с радаров часто содержат шумы и ошибки, что снижает точность детекции. Для повышения эффективности работы автономных систем требуется разработка алгоритмов, способных фильтровать и преобразовывать кластерные радарные данные в объектные данные, что позволит улучшить интерпретацию дорожной ситуации.

Цель — разработка алгоритма обработки данных радара, который обеспечит высокое качество результатов за счёт минимизации количества ошибок в детекции по сравнению с существующими подходами.

Методы. В работе проведён анализ данных, полученных с автомобильного радара ARS 408 производства компании Continental Engineering Services, работающего на частоте 77 ГГц. Разработанный алгоритм включал этапы фильтрации по RCS, кластеризации и аппроксимации движения объектов. Для оценки эффективности алгоритма использовались метрики Precision, Recall и F1-score, а также анализ перекрытия IoU. Исследование проводилось на основе экспериментальных данных, собранных в условиях реального дорожного движения.

Результаты. Разработан алгоритм, позволяющий снизить ошибки обнаружения объектов. Оценка ошибок первого и второго рода показала, что предложенный метод обеспечивает более надёжное принятие решений автономными системами в различных дорожных условиях.

Заключение. Результаты позволяют сделать вывод о том, что разработанный алгоритм обработки радарных данных может быть успешно применён в системах автономного управления транспортными средствами, обеспечивая улучшение качества данных независимо от производителя радара. Практическая значимость заключается в возможности адаптации алгоритма к различным типам радаров, что делает его универсальным инструментом для повышения безопасности и эффективности автономных транспортных систем.

Обоснование. В статье рассматривается перспектива снижения массы гидропривода за счёт изменения конструкции и технологии изготовления исполнительного механизма привода — гидравлического цилиндра. Сделано предположение о возможности изменения материала гидравлического цилиндра на композиционный, обладающий невысокой стоимостью производства.

Цель — изучение метода снижения массы гидравлического привода, что важно для повышения эффективности и экономичности различных систем. В статье предлагается перспективный подход к уменьшению веса гидропривода через модификацию конструкции и технологии производства его исполнительного механизма, а именно гидравлического цилиндра.

Методы. Для успешной реализации данного подхода используются современные методы анализа данных и математическое моделирование.

Результаты. Использование метода снижения массы гидравлического привода путём изменения конструкции и технологии изготовления исполнительного механизма, а именно гидравлического цилиндра позволяет использовать преимущества использования композиционных материалов, которые не только обладают меньшим весом, но и значительно снижают производственные затраты.

Выводы. Основное внимание уделено изменению конструкции и технологии изготовления исполнительного механизма привода — гидравлического цилиндра. Предложение заменить традиционные материалы цилиндра на композиционные является перспективным решением, так как такие материалы обладают низкой стоимостью производства и высокой прочностью. Это не только уменьшает вес системы, но и сохраняет её надёжность и долговечность. Таким образом, внедрение композиционных материалов в производство гидравлических цилиндров представляется рациональным шагом в направлении создания более лёгких и экономичных гидравлических систем.

Обоснование. Водородные технологии позволяют значительно снизить выбросы парниковых газов в городской среде, так как при использовании водорода в качестве продуктов выхлопа образуются воздух и вода. Это отвечает мировым тенденциям в борьбе с изменением климата и уменьшении загрязнения воздуха в крупных городах. Водород можно производить из различных источников, включая возобновляемые источники энергии. Это является причинами интегрирования в автомобиль водородной топливной установки, содержащей топливный элемент. Разработка алгоритмов управления мощностью, вырабатываемой водородным топливным элементом, является актуальной научно-технической задачей, позволяющей увеличить пробег автомобиля и эффективность использования водородного топлива.

Цель — разработка и выбор наиболее эффективного алгоритма и реализация его в составе модели управления запросом мощности водородным топливным элементом с применением различных стратегий управления энергопотреблением, а также на основе анализа результатов моделирования при сравнении рабочих параметров системы распределения мощности.

Методы. В данной работе представлена разработка имитационной модели гибридного водородного транспортного средства с использованием библиотеки Simscape в пакете MATLAB Simulink. С помощью основных блоков Simulink были созданы модели и алгоритмы управления запросом мощности для водородного топливного элемента, а также имитационная модель транспортного средства, которая позволяет тестировать разработанные алгоритмы.

Результаты. В данной работе представлена стратегия управления мощностью топливного элемента. Реализован алгоритм, включающий различные типы стратегий, такие как ПИД-регулятор, машина состояний, алгоритм эквивалентной минимизации потребления и контроллер нечёткой логики. Кроме того, в работе изложены требования к системе транспортного средства и представлена разработка имитационной модели гибридного водородного транспортного средства. В результате сравнения рабочих параметров системы распределения мощности выделен наиболее эффективный алгоритм управления запросом мощности.

Заключение. Практическая ценность данного исследования заключается в анализе алгоритмов управления запросом мощности и выявлении наиболее эффективных из них. Это значительно ускоряет процесс выбора алгоритмов управления топливным элементом для водородных транспортных средств.

Обоснование. Рассмотрен вопрос рационального выбора основных параметров тягового электродвигателя для работы с однопоточной трансмиссией электромобиля или последовательного гибрида с учётом возможности обеспечения максимальной скорости движения, преодоления подъёмов, реализации заданного времени разгона. Традиционный подход, применяемый при выборе теплового двигателя, рассматривает только случай движения с максимальной скоростью. В качестве примера приведены результаты расчёта для легкового автомобиля с характеристиками, соответствующими малому классу, как наиболее востребованному для эксплуатации в городских условиях.

Цель. Для того чтобы улучшить эксплуатационных характеристик и экономичности транспортного средства предложить методику выбора основных параметров ТЭД на основе результатов математического моделирования движения электромобиля.

Методы. 1) Дизайн исследования: компьютерное моделирование динамики движения; 2) Объекты исследования: параметры легкового электромобиля малого класса; 3) Продолжительность исследования: расчетные циклы движения без временных ограничений; 4) Первичная конечная точка: оптимальные параметры ТЭД (номинальная/пиковая мощность, крутящий момент, частота вращения); 5) Методы оценки: имитационное моделирование в MatLAB с анализом трёх ключевых режимов (максимальная скорость, преодоление подъёма 20°, разгон 0–100 км/ч за 14 с).

Результаты. Для автомобиля малого класса (масса 1580 кг) определена номинальная мощность ТЭД 22 кВт, пиковая 55 кВт. Максимальная частота вращения вала — 8000 об/мин.

Заключение. Метод позволяет оптимизировать параметры ТЭД для городских электромобилей, улучшая энергоэффективность и снижая затраты.

Обоснование. Мобильные роботы, обычно должны обладать высокой профильной проходимостью, что, требует наличия дополнительных приводов, обеспечивающих изменение геометрических параметров движителя, и, сложных систем управления движением. Существующие программные комплексы моделирования динамики систем твёрдых тел не всегда позволяют корректно описывать взаимодействие движителя (колёс) со сложным профилем опорной поверхности, что затрудняет разработку эффективных алгоритмов управления.

Цель — разработка имитационной модели движения мобильных роботов, сочетающей возможность применения современных программных комплексов математического моделирования динамики систем твёрдых тел с алгоритмом определения контакта колёс с рельефом опорной поверхности на основе модифицированного алгоритма GJK.

Методы. Предлагаемый в статье подход к разрешению контактного взаимодействия движителя с неровностями пути основывается на алгоритме GJK для поиска пересечений между колесом и рельефом опорной поверхности. На основе полученных в результате работы алгоритма данных определяются контактные силы и моменты, описывающие взаимодействия шины с опорным основанием на основе её упругодемпфирующих и сцепных свойств.

Результаты. Предложена математическая модель взаимодействия колеса с неровностями опорного основания для случая нескольких контактных точек. Указанная модель базируется на модифицированном алгоритме GJK и позволяет обеспечить определение контактов и сил взаимодействия при имитации движения мобильных роботов по скорости близкой к «реальному времени». В статье приведена оценка работоспособности модели и её пригодности для разработки алгоритмов автоматического управления движением мобильных роботов.

Заключение. Разработанная модель позволяет эффективно исследовать движение мобильного робота при преодолении крупных препятствий и неровностей пути в случае нескольких контактных точек между движителем и опорной поверхностью. Результаты подтверждают пригодность модели, а также перспективность применения имитационного математического моделирования для синтеза законов управления движением мобильного робота.

Обоснование. Трансформатор малой мощности — пожалуй, одно из самых распространённых электромагнитных устройств. Он применяется как в установках специального назначения (летательных, космических или подводных аппаратах, портативной технике и т.п.), так и в стационарных установках и устройствах бытового назначения. При этом требования, предъявляемые к трансформаторам, сильно различаются. Поэтому их оптимальное проектирование является актуальной задачей.

Цель — обоснованный выбор критерия оптимизации при проектировании трансформаторов малой мощности по минимальной массе или по минимальной цене.

Методы. Оптимальные значения критериев получены методами математического анализа. Если не учитывать массу и стоимость изоляционных материалов, то трансформатор состоит из двух компонентов: ферромагнитного (стального) сердечника и медных (иногда алюминиевых) обмоток. С другой стороны, из закона электромагнитной индукции следует, что произведение числа витков обмоток на площадь поперечного сечения ферромагнитного сердечника — величина постоянная, поскольку задана техническим заданием. Эти два соотношения можно использовать для получения оптимальных значений выбранных критериев. Составлены уравнения от двух переменных, решение которых позволило получить оптимальное соотношение массы ферромагнитного сердечника и массы обмоток.

Результаты. В результате анализа для минимальной массы трансформатора получено оптимальное соотношение массы сердечника и массы обмоток, как 1:1. Для минимальной стоимости трансформатора получено оптимальное соотношение массы сердечника и массы обмоток, которое зависит от цены на соответствующие материалы, и оно обратно пропорционально соотношению цены на материал сердечника и цены на материал обмоток.

Заключение. Цель исследований достигнута благодаря полученной возможности оптимально проектировать трансформаторы малой мощности для разных случаев применения.