Главная » Для студентов » Темы курсовых и дипломных работ

Темы курсовых и дипломных работ по прикладной механике и управлению

Mатематическое моделирование механических систем и мехатроника

Бобылев А.Н. (3 курс)
Совместная обработка данных при биомеханических измерениях
Рук. П.А. Кручинин
Предлагается рассмотреть задачу совместной обработки показаний разнородных датчиков при биомеханических измерениях. В набор входят система видеоанализа, акселерометры, датчики угловой скорости, гониометры. Требуется рассмотреть модельную задачу о плоском движении звена антропоморфного много-звенника в сагиттальной (передне-задней) плоскости, построить математическую модель функционирования такой системы измерителей, учитывающую их систематические погрешности, рассмотреть алгоритмы коррекции показаний системы видеоанализа, по данным прочих измерителей.

Ильинская А.В. (3 курс)
Устойчивость стационарного движения твердого тела на вращающемся гибком валу
Рук. В.В. Морозов
Рассматривается движение твердого тела, закрепленного на конце гибкого вала, другой конец которого вставлен в патрон, вращающийся с постоянной угловой скоростью. Требуется получить достаточные условия устойчивости относительного равновесия системы, используя условие минимума функционала потенциальной энергии системы.

Магазов И.А. (3 курс)
Идентификация параметров вязкоупругой биологической ткани
Рук. Ю.Г. Мартыненко, А.В. Влахова
Работа направлена на изучение процесса контактного взаимодействия тактильного механорецептора с вязкоупругой тканью. Целью курсовой является написание в пакете "Mathematica 6.0" уравнений "виртуального механорецептора", позволяющих генерировать числовые массивы, имитирующие данные, получаемые при реальном контактном взаимодействии. Эти данные планируется использовать для разработки алгоритма идентификации параметров биологической ткани.

Федосеев М.К. (3 курс)
Динамика ветроустановки
Рук. Ю.Г. Мартыненко, А.Е. Орданович
Работа направлена на изучение работы ветроустановки и оптимизации ее параметров. Предполагается ознакомиться с методами аналитической электромеханики и составить в пакете Mathematica 6.0 программу вывода уравнений Лагранжа-Максвелла, для ветроустановки, состоящей из механической подсистемы (вертушка с лопастями, жестко соединенными с валом генератора) и электрической (обмотки генератора). Планируется найти стационарные режимы для полученной системы уравнений и провести численные эксперименты при различных параметрах ветроустановки.

Шевченко П.Н. (4 курс)
Разработка описания задачи практикума для третьего курса: "Определение параметров механической системы с тремя степенями свободы"
Рук. А.Е. Орданович
Предполагается написать описание первой части задачи практикума (три диска на валу), которое содержит: А) общее описание установки, состоящей из трех дисков, закрепленных на упругом валу; Б) описание упражнений, необходимых для определения параметров пассивной части механической модели.

Никитина В. М. (4 курс).
Восстановление сбоев системы видеоанализа движения человека с использованием показаний стабилографической платформы
Рук. Ю.В. Болотин, П.А. Кручинин
Решается задача экстраполяции данных системы видеоанализа при частичной утере данных. Подход к экстраполяции, предлагаемый в работе, основан на классических методах теории обработки сигналов, в частности, на анализе корреляционных и спектральных свойств данных и погрешностей, с целью минимизациим ошибок экстраполяции.

Маслов С.С. (5 курс)
Управление лабораторной установкой "Левитирующий диск"
Рук. П.А. Кручинин
Предполагается построить управление электромеханической системой, представленной лабораторной установкой "Левитирующий диск". Необходимо уточнить параметры математической модели установки и решить задачу стабилизации неустойчивого положения равновесия системы с помощью PID-регулятора.

Воробьев А.В. (3 курс)
Управление роботом на трех поворотных ведущих колесах
Рук. Ю. Г. Мартыненко, А.В. Влахова
Работа направлена на изучение кинематики и динамики робота на трех поворотных ведущих колесах. Предполагается рассмотреть прямую и обратную задачи кинематики, составить в пакете Mathematica 6.0 программу вывода полных уравнений движения робота в случае отсутствия проскальзывания колес робота. Планируется получить выражения для напряжений, подаваемых на двигатели робота, при движении по заданной траектории. Возможно сравнение теоретических результатов с экспериментальными, полученными с использованием робота Кронус-2.

Санников Д.Г. (3 курс)
Управляемое продольное движение параплана
Рук. Ю. Г. Мартыненко
Рассматривается плоское продольное движение параплана, состоящего из крыла (парашюта) и гондолы. Для оценки влияния на динамику и управление аппаратом изменения взаимной ориентации крыла и гондолы рассматривается система двух твердых тел, соединенных цилиндрическим шарниром. Каждое из тел совершает плоскопараллельное движение в вертикальной плоскости, а рассматриваемая система имеет четыре степени свободы. На гондоле жестко закреплен двигатель, направление вектора тяги которого неизменно относительно гондолы. На крыло параплана в полете, кроме веса, действуют подъемная сила и сила лобового сопротивления. Целью курсовой является написание уравнений движения параплана в пакете "Mathematica 6.0" и нахождение стационарных режимов движения параплана при постоянной тяге двигателя.

Чичур М.Р. (3 курс)
Управление роботом на трех рояльных колесах
Рук. Ю.Г. Мартыненко, А.В. Влахова
Работа направлена на изучение кинематики и динамики робота на трех рояльных колесах. Предполагается рассмотреть прямую и обратную задачи кинематики, составить в пакете Mathematica 6.0 программу вывода полных уравнений движения робота в случае отсутствия проскальзывания колес робота. Планируется получить выражения для напряжений, подаваемых на двигатели робота, при движении по заданной траектории.

Алексеев С.А. (4 курс)
Учет проскальзывания колес при движении робота с роликонесущими колёсами со смещённым центром тяжести
Рук. Ю.Г. Мартыненко
Рассматривается мобильный робот, который движется по горизонтальной шероховатой поверхности на трех роликонесущих колесах типа "omnidirectional". Центры колес находятся в вершинах равностороннего треугольника, а центр масс платформы не совпадает с ее геометрическим центром. Колеса робота приводятся в движение двигателями постоянного тока, а напряжения, подаваемые на двигатели, рассматриваются как управления. В работе необходимо вывести уравнения мобильного робота с помощью общих теорем динамики и рассмотреть различные случаи взаимодействия роликов колес с опорной поверхностью. В случае отсутствия проскальзывания необходимо сравнить полученные уравнения с уравнениями, найденными методами неголономной механики. Необходимо исследовать влияние проскальзывания колес на движения робота. Теоретические результаты планируется сравнить с результатами, полученными на макете робота.

Оценивание, навигация и аэрогравиметрия

Горицкий П.А. (3 курс.)
Анализ точности метода калибровки инерциальных навигационных систем без использования прецессионного поворотного стенда
Рук. Ю.В. Болотин
В курсовой работе предполагается исследовать на точность новую методику калибровки ИНС на МЕМС, предложенную сотрудниками университета Калгари, Канада, и не требующую для своей реализации высокоточного поворотного стенда. Проверка будет проводиться как на модельных, так и на реальных экспериментальных данных.

Гужва А.Г. (3 курс)
Точность определения координат и скорости навигационного спутника системы ГЛОНАСС методом Рунге-Кутта
Рук. А.А. Голован
В курсовой работе предлагается изучить численный алгоритм определения координат и скорости навигационного спутника системы ГЛОНАСС. Планируется моделирование задачи с привлечением экспериментальных данных и данных международного сервиса IGS.

Каскинов Д.Ф. (3 курс)
Сравнение и анализ уравнений ошибок ИНС в стационарном случае при полной модели инструментальных погрешностей
Рук. Н.Б. Вавилова
В курсовой работе должен быть проведен анализ ошибок ИНС в зависимости от инструментальных погрешностей и ошибок начальных условий в частном случае. Реферативная часть работы должна содержать математические модели инерциальной навигации и уравнения ошибок ИНС. В креативной части должно быть получено решение уравнений ошибок в частном случае (неподвижное основание на экваторе) и исследовано влияние инструментальных погрешностей на эти ошибки.

Никитин И.В. (3 курс)
Задача начальной выставки платформенной ИНС
Рук. А.А. Голован
Предполагается рассмотреть основные математические модели начальной выставки ИНС. Предполагается рассмотреть режим двойного гирокомпасирования с учетом реалистичных моделей инструментальных погрешностей чувствительных элементов ИНС - ньютонометров и гироскопов. Планируется математическое моделирование рассматриваемой задачи.

Лозовой Д.В. (4 курс)
Задача калибровки в инерциальной навигации
Рук. А.И. Матасов
В курсовой работе предполагается рассмотреть проблему калибровки бесплатформенной инерциальной навигационной системы при вращении её корпуса вокруг некоторой оси. Также в работе будут исследованы вопросы наблюдаемости параметров системы и построены классические алгоритмы их оценивания.

Ненова Е. (4 курс)
Численная реализация гарантирующего метода в задаче со сбоями
Рук. А.И. Матасов
Во многих практических задачах некоторые измерения содержат аномально большие ошибки - сбои. Существует теория оценивания параметров со сбоями в измерениях при статистических моделях погрешностей измерений. Однако часто статистические характеристики погрешностей измерений неизвестны, а во многих случаях статистическое описание погрешностей невозможно в принципе. Поэтому появилась теория гарантирующего оценивания параметров при наличии сбоев, которая не требует статистического описания. Предполагается разработать моделирующую программу для сравнительного анализа метода гарантирующего оценивания и метода наименьших модулей.

Степанова Л.А. (4 курс)
Трансформации аномального гравитационного поля Земли методом Фурье
Рук. Ю.В. Болотин
В курсовой работе будет построен алгоритм вычисления различных характеристик аномального гравитационного поля Земли (уклонения отвесной линии, высота геоида, аномалия на заданной высоте) методом Фурье. При решении задачи в рамках методики "remove and restore" будет использоваться глобальная модель Земли EGM-96. Предполагается анализ влияния на точность различных методических погрешностей метода.

Вязьмин В.С. (5 курс)
Трансформации аномального гравитационного поля Земли с использованием сферических вейвлет-разложений
Рук. Ю.В. Болотин
Рассматривается задача трансформаций карт аномального гравитационного поля Земли, полученных с использованием морской или авиационной съемки. Под трансформациями понимается вычисление различных характеристик поля (например, уклонения отвесной линии), а также экстраполяция поля на другую высоту. Поскольку математически задача трансформаций не является локальной, требуется привлечение дополнительной информации о величине поля на всей поверхности Земли. Обычно эта информация задается разложением по сферическим функциям. Это разложение не является локальным, что приводит к трудностям при анализе данных на небольших участках земной поверхности.

В дипломной работе планируется продолжить изучение возможности трансформаций с использованием сферического вейвлет-разложения, обладающего нужным свойством локализации. Также предполагается построение соответствующих алгоритмов и работа с реальными данными.

Гареев А.А.(5 курс)
Калибровка БИНС в режиме навигации
Рук. В.В. Тихомиров
Оценка параметров погрешностей безкарданной инерциальной навигационной системы проводится в режиме навигации на стенде. В процессе эксперимента стенд в течение некоторого времени неподвижен, затем проводится быстрый разворот на большой угол стенда вокруг вертикальной оси, после которого стенд опять неподвижен. В процессе эксперимента записываются навигационные параметры системы: северная и восточная координаты, а также северная и восточная составляющие относительной скорости. Эти данные используются для оценки постоянных составляющих ошибок акселерометров. Рассматривается влияние на точность оценки постоянных ошибок акселерометров априорной информации о некоторых погрешностях датчиков угловой информации.

Дипломная работа должна включать в себя постановку задачи оценивания параметров погрешностей акселерометров и датчиков угловой скорости; алгоритм оценки параметров инструментальных погрешностей; численные оценки параметров погрешностей БИНС для модельных и экспериментальных данных;

Сазонов И.Ю. (5 курс)
Калибровка БИНС при помощи грубого одностепенного стенда
Рук. Н. Б. Вавилова, Н.А. Парусников
Задача состоит в определении инструментальных погрешностей бескарданной инерциальной навигационной системы (БИНС) при помощи одностепенного грубого стенда. Будет рассмотрен такой способ калибровки, который непосредственно не использует информацию, доставляемую датчиками стенда. Работа делится на две части. В первой проводится анализ наблюдаемости и выбирается приемлемый план эксперимента, по возможности этот план оптимизируется. Во второй части исследуется точность алгоритмов калибровки с использованием реальных показаний лазерных датчиков угловых скоростей (ДУС). Предполагается построить уточненный алгоритм калибровки, учитывающий небелость шумов составляющих инструментальных погрешностей реальных ДУС. Итогом работы должны быть рекомендации по методике проведения калибровки.

Анализ и синтез управляемых процессов

Хакимов П.Г. (3 курс)
Стационарное движение свободного космического аппарата с двойным вращением
Рук. В.М. Морозов
Рассматривается космический аппарат, состоящий из двух тел, с общей осью вращения и двумя демпферами. Требуется написать уравнение движения системы, найти стационарные движения этой системы, исследовать устойчивость этих движений.

Киселев Ф.М. (4 курс)
Влияние запаздывания на характеристики алгоритма сближения для дозаправки в воздухе
Рук. О.Ю. Черкасов
Рассматривается задача управления летательным аппаратом при маневрах, предшествующих осуществлению дозаправки в воздухе. Выписываются и анализируются уравнения движения центра масс летательного аппарата и алгоритм наведения в заданную точку позади танкера. Исследуется влияние запаздывания на точностные характеристики алгоритма наведения. Предполагается определить наихудшее запаздывание, которое выводит самолет из безопасной окрестности заданной точки дозаправки.

Ломакин А.В. (4 курс)
Стабилизация малого спутника активными магнитами при неполной информации о состоянии
Рук. С.С. Лемак
Рассматривается задача стабилизации углового положения малого спутника с помощью системы активных магнитов. Предполагается, что движение центра масс спутника известно. Информация о состоянии спутника формируется с помощью магнитометров. Решается задача оценки углового положения спутника. Проводится исследование влияния возмущающих моментов и погрешностей измерений на работу алгоритма.

Нестеренко С.А. (4 курс)
Алгоритм стабилизации углового положения спутника с помощью двигателей-маховиков
Рук. С.С. Лемак
Решается задача стабилизации гиростата относительно орбитальной системы координат. Предполагается, что задача успокоения спутника решена и углы отклонения от орбитальной системы, а также угловые скорости движения спутника малы. При наличии точной информации об угловом положении спутника строится алгоритм управления маховиками при наличии постоянно действующих на спутник возмущающих моментов. Проводится численное исследование точности работы алгоритма.

Скубицкая П. К. (4 курс)
Стабилизация космического аппарата в коллинеарной точке либрации при помощи сил светового давления
Рук. В.М. Морозов
Рассматривается космический аппарат (КА), находящийся в неустойчивой коллинеарной точке либрации системы Земля-Луна. Требуется при помощи сил светового давления стабилизировать КА в этой точке, построив закон управления в виде обратной связи по состоянию.

Столяров А.Т. (4 курс)
Устойчивость стационарных движений космического аппарата с двойным вращением
Рук. В.М. Морозов
Рассматривается свободный космический аппарат, состоящий из двух тел, вращающихся друг относительно друга. Требуется исследовать устойчивость стационарного движения аппарата по отношению к угловым скоростям и положению аппарата в пространстве.

Харпалев И.В. (3 курс)
Создание системы управления вращающегося кресла
Рук. О.Ю. Черкасов, А.Г. Якушев
Ставится задача разработки, проектирования и создания системы управления вращающегося кресла Servomed RS-6. Предусматривается создание современного компьютерного интерфейса для планирования движений кресла и для отображения результатов отработки заданного закона движения. В рамках курсовой работы необходимо определить, закупить и наладить аппаратную базу системы управления, обеспечить интерфейс между элементами системы управления. В целях создания системы управления ставится задача идентификации электро- и механических характеристик управляемой системы - характеристик электродвигателя; редуктора; вращающихся частей кресла. Кроме того, для улучшения точности управляемого вращения кресла ставится задача идентификации момента инерции испытуемого с целью корректировки управляющих сигналов.

Андреев А.Ю. (5 курс)
Максиминное тестирование работы алгоритма сближения устройства спасения космонавта с орбитальной станцией
Рук. С.С. Лемак
Рассмотрена плоская задача о движении космического модуля - устройства спасения космонавта (УСК) относительно орбитальной станции. Компоненты тензора инерции УСК точно неизвестны, а тяга двигателей реализуется с переменной во времени ошибкой. Рассмотрен случай попеременной работы маршевых и боковых двигателей устройства. Получены уравнения отклонений от программного движения и изучена задача о накоплении возмущений от программного движения. Поставлена задача максиминного тестирования точности причаливания модуля. Проведена редукция к геометрической игре и исследовано наличие седловой точки геометрической игры.

Михайлов Д.Д. (5 курс)
Стабилизация спускаемого аппарата, состоящего из двух тел, частичной закруткой
Рук. В.М. Морозов
Аппарат представляет собой составную конструкцию, состоящую из двух твердых тел - спускаемой капсулы и стабилизирующего блока, приводимого во вращательное движение. Рассматривается пространственное движение системы при наличии малой асимметрии, связанной со смещением осей динамических симметрий тел относительно оси вращения. Проводится исследование устойчивости стационарных режимов, и находятся приближенные решения уравнений движения.

Биомеханика и персовнальная навигация

Бородин И.В. (3 курс)
МЭМС персональной ориентации
Рук. В.В. Александров, Д.И. Бугров
Микроэлектромеханическая система (МЭМС) персональной ориентации предназначена для использования людьми с нарушениями в работе вестибулярного аппарата и (или) системы зрения. Она должна решать две задачи: сохранение направления движения и поддержание вертикального положения тела персоны-носителя (или антропоморфного робота) в сагиттальной плоскости.

В состав МЭМС персональной ориентации входят два гироскопа и один акселерометр, оси чувствительности которых взаимно перпендикулярны. При нарушении направления движения персоны-носителя МЭМС персональной ориентации сформирует командный сигнал: звуковой - на левое или правое ухо, в зависимости от того, в какую сторону нужно корректировать направление движения, если персона обладает слухом; тактильный - на пальцы левой или правой кисти, если персона способна воспринимать тактильный сигнал; зрительный - в виде смещения указателя от среднего положения на миниэкране; возможны варианты, при которых сигнал подается непосредственно в систему управления ориентацией персоны-носителя, пропорциональный величине отклонения направления движения от требуемого.

Для решения задачи поддержания вертикального положения персоны - носителя в сагиттальной плоскости МЭМС персональной ориентации на начальном этапе падения формирует специальный сигнал, который должен подаваться: в ганглии Скарпа при наличии имплантированного электрода, или в область, расположенную непосредственно за ухом, или на верхнюю поверхность языка, или на тактильные механорецепторы в области спины. При этом необходимо создавать выходной сигнал по форме, совпадающей с формой сигнала с вестибулярных механорецепторов (ВМ), под которыми понимается совокупность двух "осредненных" клеток - волосковой клетки и первичного афферентного нейрона, соединенных синаптической передачей. Входной сигнал ВМ есть смещение вершины волоскового пучка волосковой клетки, а выходной сигнал - это изменение частоты следования афферентных импульсов. В зависимости от вида падения (толчок, спотыкание, проскальзывание и др.) наибольшая информация может быть представлена с ВМ, связанных с соответствующими полукружными каналами, или с ВМ, связанных с соответствующим направлением чувствительности отолитовых органов. Поэтому предполагается формировать выходной сигнал в виде линейной комбинации рассмотренных выходных сигналов.

В качестве математического обеспечения процесса формирования выходных сигналов можно использовать математическую модель вестибулярной функции на начальном этапе падения в сагиттальной плоскости, либо более простые математические модели Гольдберга - Фернандеса с добавлением при этом блока, формирующего бифазный выходной сигнал. Требуется подготовить алгоритмы формирования комбинации выходных сигналов с ВМ и провести компьютерное моделирование работы МЭМС персональной ориентации.

Кручинина А.П. (4 курс)
Моделирование работы поперечнополосатой скелетной мышцы
Рук. А.Г. Якушев
Работа посвящается вопросам моделирования сокращения и расслабления скелетной мышцы под действием входящей активности иннервирующего мышцу нерва. Рассматриваются вопросы, связанные с поступлением импульсов по мотонейрону, синаптической передачей, возникновение постсинаптических возбужающих потенциалов, работа актиномиозинового мотора, сокращение мышцы.

Предполагается построение модели сокращения мышцы, учитывающей разные режимы: изотонический, изометрический и "свободное" движение - движение в естественных условиях. Рассматриваются возможности упрощения уравнений за счет осреднения по ансамблю саркомеров и возможность применения теоремы Тихонова для разделения быстрых и медленных движений.

Шепранова Е.Г. (4 курс)
Устойчивость мобильного имитатора вертикальной позы с одной степенью свободы при постоянно действующем возмущении
Рук. В.В. Александров, Н.Э. Шуленина
Предлагается рассмотреть задачу об устойчивости мобильного имитатора вертикальной позы при постоянном возмущении. Будет проанализирована математическая модель мобильного имитатора с одной степенью свободы, осуществлен выбор коэффициентов обратной связи, рассмотрено существование предельного цикла. Для модельной задачи о максимальном отклонении перевернутого маятника на подвижной платформе применяется метод разделения переменных.

наверх