Розробка функціонально стійкої системи орієнтації безпілотного літального апарату

Our approach to implementation of a functionally stable orientation system using software-hardware redundancy of measuring systems of small autonomous aerial vehicles is presented. The authors substantiated the possibility of introduction of optical systems using the algorithms of computer vision in order to provide necessary redundancy and to allow functionally stable control of small autonomous aerial vehicles. Developments in this area enjoy great demand due to the need to increase safety level of aerial vehicles in case of emergency situations. The use of camera’s visual information as an additional source of geospatial information for provision of redundancy and implementation of majority calculation was proposed. As a result of the research, algorithmic dependence of signals of orientation system was established, which made it possible to perform analysis and diagnosis with subsequent restoration of the lost parameter thanks to hardware-software redundancy of devices. Dichotomous algorithms of diagnosis and the block-diagram of reconfiguration of the classical system of orientation in the real-time mode for common types of failures were presented in the paper. Practical application of the system under real conditions with the influence of artificially created obstacles was demonstrated. The functionally stable orientation system will enhance efficiency of existing unmanned aerial vehicle and reduce the risk of losing an aerial vehicle while performing a task. In comparison with currently existing correlation – optical systems, the orientation system, described in the work, makes it possible to provide functional stability through constant monitoring all measuring bodies and timely pairing of failures. In this case, a clear advantage is operation at minimal hardware redundancy of measuring bodiesПредставлен подход к решению проблемы функционально устойчивого управления беспилотным летательным аппаратом на основании минимальной системно аппаратной избыточности измерительных органов. Описано внедрение алгоритмов компьютерного зрения в задаче визуального ориентирования и восстановления параметров пространственного положения. Продемонстрированы дихотомические алгоритмы диагностирования системы на наличие отказов, аппарат реконфигурации и восстановления в режиме реального времениПредставлений підхід до вирішення проблеми функціонально стійкого управління безпілотним літальним апаратом на підставі мінімальної системно апаратної надмірності вимірювальних органів. Описано впровадження алгоритмів комп'ютерного зору в завданні візуального орієнтування і відновлення параметрів просторового положення. Продемонстровані дихотомічні алгоритми діагностування системи на наявність відмов, апарат реконфігурації і відновлення в режимі реального час

Solving Data Quality Problems with Desbordante: a Demo

Data profiling is an essential process in modern data-driven industries. One of its critical components is the discovery and validation of complex statistics, including functional dependencies, data constraints, association rules, and others. However, most existing data profiling systems that focus on complex statistics do not provide proper integration with the tools used by contemporary data scientists. This creates a significant barrier to the adoption of these tools in the industry. Moreover, existing systems were not created with industrial-grade workloads in mind. Finally, they do not aim to provide descriptive explanations, i.e. why a given pattern is not found. It is a significant issue as it is essential to understand the underlying reasons for a specific pattern's absence to make informed decisions based on the data. Because of that, these patterns are effectively rest in thin air: their application scope is rather limited, they are rarely used by the broader public. At the same time, as we are going to demonstrate in this presentation, complex statistics can be efficiently used to solve many classic data quality problems. Desbordante is an open-source data profiler that aims to close this gap. It is built with emphasis on industrial application: it is efficient, scalable, resilient to crashes, and provides explanations. Furthermore, it provides seamless Python integration by offloading various costly operations to the C++ core, not only mining. In this demonstration, we show several scenarios that allow end users to solve different data quality problems. Namely, we showcase typo detection, data deduplication, and data anomaly detection scenarios

Проектування адаптивного PID-управління, не чутливого до зміни аеродінамічесіх характеристик безпілотного літального апарату

The method of implementing an adaptive PID controller using a reference model of an unmanned aerial vehicle is presented. The unmanned aerial vehicle has a nonlinear characteristic and high sensitivity to external influences. The operation of a standard controller in a nonlinear model in the event of disturbing influences does not meet the specified quality criteria. Problems that affect the flight time of the unmanned aerial vehicle are represented by variations in aerodynamic coefficients in the known ranges. Herewith, aerodynamic parameters change, and the system becomes unstable. To eliminate unwanted deviations, an adaptive PID controller loop is introduced into the aerial vehicle control system. Using the reference model of the control object, the adaptation comparator provides the necessary PID controller settings. The introduction of such a correction control signal allows countering various failures and disturbances that lead to uncontrolled control. It was found that this method of control of the unmanned aerial vehicle is very effective, since the obtained result is closer to the experimental one. The study of failures was carried out through the observation of changes in aerodynamic coefficients. The study of changes in aerodynamic coefficients allows failure-free determination of the nominal values of the object coefficients. Such an approach to modeling the unmanned aerial vehicle also makes it possible to solve the economic side of the problem – to conduct experiments in the ANSYS-CFX aerodynamic application without costs for restoring vehicles and structures lost as a result of experimental testingПредставлен метод реализации адаптивного PID-регулятора с помощью эталонной модели беспилотного летательного аппарата. Беспилотный летательный аппарат имеет нелинейную характеристику и высокую чувствительность к внешним воздействиям. Работа классического регулятора в нелинейной модели при возникновении возмущающих воздействий не удовлетворяет заданным критериям качества. Проблемы, которые влияют на время полета беспилотного летательного аппарата, представлены вариациями аэродинамических коэффициентов в известных диапазонах. При этом изменяются аэродинамические параметры, и система становится неустойчивой. Для устранения нежелательных отклонений в систему управления летательного аппарата вводится адаптивный контур PID-регулятора. Используя эталонную модель объекта управления, сравнивающее устройство адаптации выдает необходимые параметры настройки PID-регулятора. Введение такого рода коррекции управляющего сигнала позволяет парировать всевозможные отказы и возмущения, которые приводят к неконтролируемому управлению. Было установлено, что этот способ формирования управляющего воздействия для беспилотного летательного аппарата очень эффективен, так как полученный результат ближе к экспериментальному. Исследование отказов осуществлялось через наблюдение изменения аэродинамических коэффициентов. Благодаря исследованию изменения аэродинамических коэффициентов можно определить номинальные значения коэффициентов объекта без присутствия отказов. Такой подход к моделированию беспилотного летательного аппарата также дает возможность решить экономическую сторону вопроса – провести эксперименты в аэродинамическом приложении ANSYS-CFX без затрат на восстановление потерянных в результате эксперементальной отработки аппаратов и его конструкцийПредставлено метод реалізації адаптивного PID-регулятора за допомогою еталонної моделі безпілотного літального апарату. Безпілотний літальний апарат має нелінійну характеристику і високу чутливість до зовнішніх впливів. Робота класичного регулятора в нелінійній моделі при виникненні впливів, що обурюють, не задовольняє задані критерії якості. Проблеми, які впливають на час польоту безпілотного літального апарату, представлені варіаціями аеродинамічних коефіцієнтів у відомих діапазонах. При цьому змінюються аеродинамічні параметри, і система стає нестійкою. Для усунення не бажає відхилень в систему керування літального апарату вводитися адаптивний контур PID-регулятора. Використовуючи еталонну модель об'єкта керування, порівнюючий пристрій адаптації видає необхідні параметри налаштування PID-регулятора. Введення такого роду корекції керуючого сигналу дозволяє парирувати всілякі відмови і обурення, які призводять до неконтрольованого управління. Було встановлено, що цей спосіб формування керуючого впливу на безпілотний літальний апарат дуже ефективний, так як отриманий результат ближчий до експериментального. Дослідження відмов здійснювалося через спостереження зміни аеродинамічних коефіцієнтів. Завдяки дослідженню зміни аеродинамічних коефіцієнтів можна визначити номінальні значення коефіцієнтів об'єкта без присутності відмов. Такий підхід до моделювання безпілотного літального апарату також дає можливість вирішити економічну сторону питання – провести експерименти в аеродинамічному додатку ANSYS-CFX без витрат на вiдновлення втрачених пiд час експерементальних випробувань апаратiв та його елементi

Проектування адаптивного PID-управління, не чутливого до зміни аеродінамічесіх характеристик безпілотного літального апарату

The method of implementing an adaptive PID controller using a reference model of an unmanned aerial vehicle is presented. The unmanned aerial vehicle has a nonlinear characteristic and high sensitivity to external influences. The operation of a standard controller in a nonlinear model in the event of disturbing influences does not meet the specified quality criteria. Problems that affect the flight time of the unmanned aerial vehicle are represented by variations in aerodynamic coefficients in the known ranges. Herewith, aerodynamic parameters change, and the system becomes unstable. To eliminate unwanted deviations, an adaptive PID controller loop is introduced into the aerial vehicle control system. Using the reference model of the control object, the adaptation comparator provides the necessary PID controller settings. The introduction of such a correction control signal allows countering various failures and disturbances that lead to uncontrolled control. It was found that this method of control of the unmanned aerial vehicle is very effective, since the obtained result is closer to the experimental one. The study of failures was carried out through the observation of changes in aerodynamic coefficients. The study of changes in aerodynamic coefficients allows failure-free determination of the nominal values of the object coefficients. Such an approach to modeling the unmanned aerial vehicle also makes it possible to solve the economic side of the problem – to conduct experiments in the ANSYS-CFX aerodynamic application without costs for restoring vehicles and structures lost as a result of experimental testingПредставлен метод реализации адаптивного PID-регулятора с помощью эталонной модели беспилотного летательного аппарата. Беспилотный летательный аппарат имеет нелинейную характеристику и высокую чувствительность к внешним воздействиям. Работа классического регулятора в нелинейной модели при возникновении возмущающих воздействий не удовлетворяет заданным критериям качества. Проблемы, которые влияют на время полета беспилотного летательного аппарата, представлены вариациями аэродинамических коэффициентов в известных диапазонах. При этом изменяются аэродинамические параметры, и система становится неустойчивой. Для устранения нежелательных отклонений в систему управления летательного аппарата вводится адаптивный контур PID-регулятора. Используя эталонную модель объекта управления, сравнивающее устройство адаптации выдает необходимые параметры настройки PID-регулятора. Введение такого рода коррекции управляющего сигнала позволяет парировать всевозможные отказы и возмущения, которые приводят к неконтролируемому управлению. Было установлено, что этот способ формирования управляющего воздействия для беспилотного летательного аппарата очень эффективен, так как полученный результат ближе к экспериментальному. Исследование отказов осуществлялось через наблюдение изменения аэродинамических коэффициентов. Благодаря исследованию изменения аэродинамических коэффициентов можно определить номинальные значения коэффициентов объекта без присутствия отказов. Такой подход к моделированию беспилотного летательного аппарата также дает возможность решить экономическую сторону вопроса – провести эксперименты в аэродинамическом приложении ANSYS-CFX без затрат на восстановление потерянных в результате эксперементальной отработки аппаратов и его конструкцийПредставлено метод реалізації адаптивного PID-регулятора за допомогою еталонної моделі безпілотного літального апарату. Безпілотний літальний апарат має нелінійну характеристику і високу чутливість до зовнішніх впливів. Робота класичного регулятора в нелінійній моделі при виникненні впливів, що обурюють, не задовольняє задані критерії якості. Проблеми, які впливають на час польоту безпілотного літального апарату, представлені варіаціями аеродинамічних коефіцієнтів у відомих діапазонах. При цьому змінюються аеродинамічні параметри, і система стає нестійкою. Для усунення не бажає відхилень в систему керування літального апарату вводитися адаптивний контур PID-регулятора. Використовуючи еталонну модель об'єкта керування, порівнюючий пристрій адаптації видає необхідні параметри налаштування PID-регулятора. Введення такого роду корекції керуючого сигналу дозволяє парирувати всілякі відмови і обурення, які призводять до неконтрольованого управління. Було встановлено, що цей спосіб формування керуючого впливу на безпілотний літальний апарат дуже ефективний, так як отриманий результат ближчий до експериментального. Дослідження відмов здійснювалося через спостереження зміни аеродинамічних коефіцієнтів. Завдяки дослідженню зміни аеродинамічних коефіцієнтів можна визначити номінальні значення коефіцієнтів об'єкта без присутності відмов. Такий підхід до моделювання безпілотного літального апарату також дає можливість вирішити економічну сторону питання – провести експерименти в аеродинамічному додатку ANSYS-CFX без витрат на вiдновлення втрачених пiд час експерементальних випробувань апаратiв та його елементi

Autonomous Underwater Robot Fuzzy Motion Control System with Parametric Uncertainties

The paper describes the design of a fuzzy motion control system of an autonomous underwater vehicle. A mathematical model of the underwater vehicle is synthesized. A fuzzy regulator for controlling the depth of immersion autonomous underwater vehicle is designed. The quality of control for step control, harmonic control, as well as various types of exogenous disturbances, is investigated. The comparison of the functioning quality of the designed fuzzy controller with the proportional–derivative controller is made. It is shown that the designed fuzzy controller provides a higher quality of control compared to the proportional–derivative controller. The proposed fuzzy controller provides high-quality control of the plant under uncertainties.</jats:p