Ultra-high precision mechatronics positioning systems are critical devices in current precision engineering and micro- and nano-systems’ technologies, as they allow repeatability and accuracy in the ...nanometric domain to be achieved. The doctoral thesis deals thoroughly with nonlinear stochastic frictional effects that limit the performances of ultra-high precision devices
based on sliding and rolling elements. The state-of-the-art related to the frictional behavior in the pre-sliding and sliding motion regimes is considered and different friction models are validated. Due to its comprehensiveness and simplicity, the generalized Maxwell-slip (GMS) friction model is adopted to characterize frictional disturbances of a translational axis of an
actual multi-degrees-of-freedom point-to-point mechatronics positioning system aimed at handling and positioning of microparts. The parameters of the GMS model are identified via innovative experimental set-ups, separately for the actuator-gearhead assembly and for the linear guideways, and included in the overall MATLAB/SIMULINK model of the used device.
With the aim of compensating frictional effects, the modeled responses of the system are compared to experimental results when the system is controlled by means of a conventional proportional-integral-derivative (PID) controller, when the PID controller is complemented with an additional feed-forward model-based friction compensator and, finally, when the
system is controlled via a self-tuning adaptive regulator. The adaptive regulator, implemented within the real-time field programmable gate array based control system, is proven to be the most efficient and is hence used in the final repetitive point-to-point positioning tests.
Nanometric-range precision and accuracy (better than 250 nm), both in the case of short-range (micrometric) and long-range (millimeter) travels, are achieved. Different sensors, actuators and other design components, along with other control typologies, are experimentally validated in ultra-high precision positioning applications as well.
Ultra-high precision mechatronics positioning systems are critical devices in current precision engineering and micro- and nano-systems’ technologies, as they allow repeatability and accuracy in the nanometric domain to be achieved. The doctoral thesis deals thoroughly with nonlinear stochastic frictional effects that limit the performances of ultra-high precision devices
based on sliding and rolling elements. The state-of-the-art related to the frictional behavior in the pre-sliding and sliding motion regimes is considered and different friction models are validated. Due to its comprehensiveness and simplicity, the generalized Maxwell-slip (GMS) friction model is adopted to characterize frictional disturbances of a translational axis of an
actual multi-degrees-of-freedom point-to-point mechatronics positioning system aimed at handling and positioning of microparts. The parameters of the GMS model are identified via innovative experimental set-ups, separately for the actuator-gearhead assembly and for the linear guideways, and included in the overall MATLAB/SIMULINK model of the used device.
With the aim of compensating frictional effects, the modeled responses of the system are compared to experimental results when the system is controlled by means of a conventional proportional-integral-derivative (PID) controller, when the PID controller is complemented with an additional feed-forward model-based friction compensator and, finally, when the
system is controlled via a self-tuning adaptive regulator. The adaptive regulator, implemented within the real-time field programmable gate array based control system, is proven to be the most efficient and is hence used in the final repetitive point-to-point positioning tests.
Nanometric-range precision and accuracy (better than 250 nm), both in the case of short-range (micrometric) and long-range (millimeter) travels, are achieved. Different sensors, actuators and other design components, along with other control typologies, are experimentally validated in ultra-high precision positioning applications as well.
Mehatronički sustavi ultra-visokih (nanometarskih) preciznosti i točnosti pozicioniranja su u današnje vrijeme vrlo važni u preciznom inženjerstvu i tehnologiji mikro- i nano-sustava. U disertaciji se temeljito analiziraju nelinearni stohastički učinci trenja koji vrlo često ograničavaju radna svojstva sustava za precizno pozicioniranje temeljenih na kliznim i valjnim elementima. Analizira se stanje tehnike za pomake pri silama manjim od sile statičkog trenja, kao i u režimu klizanja, te se vrednuju postojeći matematički modeli trenja. U razmatranom slučaju mehatroničkog sustava ultra-visokih preciznosti i točnosti pozicioniranja, namijenjenog montaži i manipulaciji mikrostruktura, trenje koje se javlja kod linearnih jednoosnih pomaka se, zbog jednostavnosti i sveobuhvatnosti toga pristupa, modelira generaliziranim Maxwell-slip (GMS) modelom trenja. Parametri GMS modela se identificiraju na inovativnim eksperimentalnim postavima, i to posebno za pokretački dio analiziranog sustava, koji se sastoji od istosmjernog motora s reduktorom, te posebno za linearni translator. Rezultirajući modeli trenja se zatim integriraju u cjeloviti model sustava implementiran u MATLAB/SIMULINK okruženju. S ciljem minimizacije utjecaja trenja, modelirani odziv sustava uspoređuje se potom s eksperimentalnim rezultatima dobivenim na sustavu reguliranom pomoću često korištenog proporcionalno-integralno-diferencijalnog (PID) regulatora, kada se sustav regulira po načelu unaprijedne veze, te kada se regulira prilagodljivim upravljačkim algoritmom. Regulator s prilagodljivim vođenjem, implementiran unutar stvarno-vremenskog sustava temeljenog na programibilnim logičkim vratima, pokazao se kao najbolje rješenje te se stoga koristi u uzastopnim eksperimentima pozicioniranja iz točke u točku, koji predstavljaju željenu funkcionalnost razmatranog sustava. Postignute su tako nanometarska preciznost i točnost (bolje od 250 nm) i to kako kod kraćih (mikrometarskih), tako i duljih (milimetarskih) pomaka.
U završnom se dijelu disertacije eksperimentalno analizira i mogućnost korištenja drugih pokretača, osjetnika i strojnih elemenata kao i različitih upravljačkih pristupa pogodnih za ostvarivanje ultra-visokih preciznosti i točnosti pozicioniranja.
Planiranje procesa je jedna od ključnih aktivnosti u konstrukiciji i proizvodnji
proizvoda. Utjecaj procesnih planova na sve faze konstrukcije i proizvodnje
proizvoda zahtjeva visoku razinu ...interakcije različitih aktivnosti i jaku
integraciju u jedinstven sustav. Ovaj rad predstavlja model razvoja proizvoda
koristeći proizvodni pristup baziran na tehnikama inteligentnog procesa
planiranja. Žarište je usredotočeno na optimalan odabir proizvodnih parametara.
Neke varijante računalnog modela u analizi uvjeta obrade određenjenjem
optimalnih obradnih značajki u višestrukoj NC obradi, razvijene su, a potom
i analizirane primjene novih evolucijskih računalnih tehnika. Razvijeni su
Genetički algoritam (GA) kao optimizacijska metoda te deterministička
optimizacijska metoda (DO). Potom, za razvijen proizvod, su analizirane
primjene u realnom proizvodnom procesu planiranja. Rezultati pokazuju da
su obje optimizacijske metode (GA i DO), posebice GA, efikasne u rješavanju
multi-objective optimizacijskim problemima tijekom planiranja procesa i
odabiru značajki obradbe.
Pojava distribuirane proizvodnje u distribucijskoj i niskonaponskoj mreži rezultat je decentralizacije proizvodnje električne energije uvođenjem tržišta električne energije i napora radi smanjenja ...efekta staklenika. Kod planiranja elektroenergetskog sustava, a u što spada izgradnja novih proizvodnih kapaciteta, izgradnja mreže i ekspanzija reaktivnih kapaciteta, mora se pronaći optimalno rješenje. Koristi koje se mogu dobiti iz optimalnog rješenja su ekonomske, tehničke i ekološke naravi. Analitičke metode imaju vrlo malo uspjeha u rješavanju nelinearnih optimizacijskih problema. Evolucijski algoritmi pokazali su najveću stopu primjenjivosti na realne sustave. Cilj ovog rada je odrediti lokaciju i snagu distribuirane proizvodnje primjenom genetskog algoritma na vodnom polju 10 kV Strizivojna Hrast. Dobiveni rezultati odredili su dvije najoptimalnije lokacije i snage u napojnom vodu 10 kV Strizivojna Hrast.
Razmatramo dizajn i vremensko-prostornu kompleksnost podatkovnih struktura i originalnih algoritama proisteklih iz DSA programa – alata za modeliranje dinamičkih sustava s pomoću stohastičkih ...konačnih automata prema teoriji ϵ-strojeva. Učinkovita grupna iteracija generira točke sustava i njihove binarne simbole, te ih pohranjuje u kružne spremnike realizirane s pomoću klasnih članskih poredaka. Riječima ekstrahiranim iz vremenskog niza hranimo dinamički kreirano stablo odabrane visine. U stablu potom nalazimo morfološki i stohastički jedinstvena podstabla ili morfove, uz pomoć algoritma koji uspoređuje (pod)stabla prema njihovim topološkim odrednicama i uvjetnim vjerojatnostima čvorova nasljednika. Teorijska analiza algoritama potkrijepljena je mjerenjem vremena njihovog izvođenja. Članak ilustrira kako implementacija znanstveno-programskog alata za modeliranje kao što je DSA, generira paletu specifičnih algoritamskih rješenja za koje možebitno postoji i šira uporaba.
Predstavljen je pristup za utvrđivanje nadomjesnih parametara strujnog kruga kaveznog asinkronog motora pomoću genetskih algoritama. Analizirano je nadomjesno strujno kolo bez razmatranja gubitaka u ...čeliku. Razmotrena je osjetljivost pristupa uporabom jednog, dva i tri niza podataka. Točnost predloženog pristupa je analizirana pomoću određivanja relativne pogreške u parametrima, dobivene genetskim algoritmima, u odnosu na analitičke vrijednosti.
Prilikom razvoja informacijskog sustava potrebno je odrediti slijed razvoja podsustava informacijskog sustava. Ovaj problem trenutno nije formalno riješen. Stoga predlažemo rješenje koje će kao ...kriterij, određivanja slijeda razvoja podsustava informacijskog sustava, imati sumu težina povratnih lukova u slijedu podsustava informacijskog sustava. Nadalje, dokazali smo kako je ovaj problem NP-potpun, NP-težak, i APX-težak. Isto tako, kako bismo riješili ovaj problem osmislili smo: algoritam temeljen na metodi Grananja i ograničenja, Monte Carlo randomizirani algoritam, i heuristički algoritam. Za sva tri algoritma smo procijenili složenost. Sva tri algoritma su implementirana i empirijski testirana. Na kraju smo pokazali na koji način se u praksi, po potrebi, mogu uvrštavati dodatna ograničenja, i gdje se još osmišljeni algoritmi potencijalno mogu koristiti.
When we are developing Information System we must determine development order of its subsystems. Currently, this problem is not formally solved. Therefore, we have proposed a solution which takes sum of weights of feedback arcs as a criteria for determining development order of Information System subsystems. Furthermore, we have proved that the problem of Information System Subsystems Development Order is NP-complete, NP-hard, and APX-hard. Also, in order to solve this problem we have created: Branch and Bound algorithm, Monte Carlo randomized algorithm, and heuristic algorithm. Complexity has been calculated for all three algorithms. All three algorithms have been implemented and empirically analysed. Lastly, we have showed how one can apply additional constraints upon the problem of Information System Subsystems Development Order, and where can one potentially use developed algorithms outside of Information System Subsystems Development Order problem.
Prilikom razvoja informacijskog sustava potrebno je odrediti slijed razvoja podsustava informacijskog sustava. Ovaj problem trenutno nije formalno riješen. Stoga predlažemo rješenje koje će kao kriterij, određivanja slijeda razvoja podsustava informacijskog sustava, imati sumu težina povratnih lukova u slijedu podsustava informacijskog sustava. Nadalje, dokazali smo kako je ovaj problem NP-potpun, NP-težak, i APX-težak. Isto tako, kako bismo riješili ovaj problem osmislili smo: algoritam temeljen na metodi Grananja i ograničenja, Monte Carlo randomizirani algoritam, i heuristički algoritam. Za sva tri algoritma smo procijenili složenost. Sva tri algoritma su implementirana i empirijski testirana. Na kraju smo pokazali na koji način se u praksi, po potrebi, mogu uvrštavati dodatna ograničenja, i gdje se još osmišljeni algoritmi potencijalno mogu koristiti.
Cilj rada je prezentirati optimizaciju obradnih parametara procesa tokarenja korištenjem umjetne inteligencije. Poradi ostvarivanja povećanja iskoristivosti i produktivnosti stroja potrebno je ...odabrati optimalne režime rada. Kao alat za pronalaženje potrebnih optimalnih strojnih parametara u ovom radu je korišten genetski algoritam. Optimalno rješenje je traženo u kombinaciji dobivanja minimalnog vremena obrade i minimalnih proizvodnih troškova, uzimajući u obzir tehnološke uvjete i karakteristike materijala.
Za razliku od klasičnih socioloških metoda koje nisu posebno podobne za izučavanje društvene dinamike, metoda simulacijskih modela omogućuje stvaranje dinamičkih modela društva na kojima je moguće ...simulacijom eksperimenata i promatranja objašnjavati i predviđati društvene procese.
Simulacijski modeli društvenog razvoja uglavnom su utemeljeni na teoriji evolucije, to jest na evolucijskim algoritmima. Evolucijski algoritmi, danas široko rasprostranjeni, uspješno su primijenjeni na brojne probleme iz različitih domena, uključujući optimizaciju, automatsko programiranje, strojno učenje, ekonomiju, istraživačke operacije, ekologiju, populacijsku genetiku, studije evolucije i učenja, i društvene sustave.
Moguće je izdvojiti tri glavne vrste evolucijskih algoritama: Genetičke algoritme (Genetic Algorithms), Genetičko programiranje (Genetic Programming) i Klasifikacijske sustave (Classifier System). Svaka od ovih vrsta algoritama uključuje generiranje jedne inicijalne populacije pojedinaca i tada bavljenje tom populacijom iterativno, tako da tijekom vremena »kvaliteta« pojedinaca koji postoje u populaciji tendira porastu.
Čak i u svojoj najjednostavnijoj formi, evolucijski algoritmi su uvjerljive apstrakcije bioloških evolucijskih procesa koji se po analogiji mogu primijeniti na procese društvenih promjena. Međutim, izvjestan oprez je nužan u njihovoj uporabi kao modela društvenih procesa. Posebno, njihovo podrijetlo kao instrumentalnih optimizacijskih tehnika može biti nespojivo s poželjnim obilježjima biološke evolucije poput odsutnosti globalnog znanja i izvanjske teleologije.
Danas je osnovni zadatak poduzeća zadovoljiti kupčeva zahtjeve u pogledu roka isporuke, cijene i kvalitete. Na osnovi iskustava inženjerske prakse iz hrvatskih proizvodnih poduzeća može se zaključiti ...kako poduzeća nisu u mogućnosti ispuniti obveze prema krajnjem kupcu u pogledu roka isporuke. Jedan od osnovnih razloga za takva odstupanja leži u neadekvatnom modelu raspoređivanja koji nemaju mogućnost izrade varijanti planova. U radu je prikazana mogućnost primjene genetičkog algoritma kod problema raspoređivanja tehnoloških operacija u svrhu dobivanje viševarijantnog raspoređivanja. Primijenjeni genetički algoritam baziran je na 3-turnirskoj eliminacijskoj selekciji bez duplikata.
