Описание и диагностирование неисправностей в автономных необитаемых подводных аппаратах на основе онтологий
Автор: Тимошенко А.А., Зуев А.В., Мурсалимов Э.Ш., Грибова В.В., Инзарцев А.В.
Журнал: Онтология проектирования @ontology-of-designing
Рубрика: Прикладные онтологии проектирования
Статья в выпуске: 3 (45) т.12, 2022 года.
Бесплатный доступ
В работе предложены новые онтологии для описания и диагностирования неисправностей подсистем автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) в рамках развития подхода к интеллектуальному диагностированию таких аппаратов с помощью баз знаний. Для реализации этого подхода предложено использовать две базы знаний, одна из которых описывает неисправности, признаки для их определения и действия, необходимые для адаптации к негативным последствиям, вызванным появлением неисправностей. Другая база содержит информацию об основных подсистемах АНПА, устройствах и сменных модулях, а также состояниях, в которых они могут находиться. Базы знаний используются в работе интеллектуальной контрольно-аварийной системы (ИКАС) на борту АНПА. ИКАС позволяет обеспечить комплексное функциональное диагностирование всех подсистем аппарата, включая модули полезной нагрузки, а также адаптацию к последствиям возникающих неисправностей с учётом реально имеющихся причинно-следственных связей между ними. Предложенные онтологии для указанных баз знаний компактны, что позволяет использовать ИКАС на борту АНПА. Для поддержания актуальной информации о возможных неисправностях предлагается осуществлять непрерывное удалённое сопровождение ИКАС с помощью программной интернет-платформы разработки и поддержки интеллектуальных облачных сервисов IACPaaS . Для проверки работоспособности ИКАС был разработан её прототип, реализующий функции обработки баз знаний и выработки решений по адаптации к неисправностям. Результаты моделирования работы прототипа показали, что ИКАС выполняет поставленные задачи и может быть реализована на бортовых вычислителях существующих АНПА с применением известных технологий программирования.
Автономный необитаемый подводный аппарат, контрольно-аварийная система, диагностирование, онтология, интеллектуальная система, база знаний
Короткий адрес: https://sciup.org/170195761
IDR: 170195761 | DOI: 10.18287/2223-9537-2022-12-3-310-324
Список литературы Описание и диагностирование неисправностей в автономных необитаемых подводных аппаратах на основе онтологий
- Инзарцев А.В., Киселев Л.В., Костенко В.В., Матвиенко Ю.В., Павин А.М., Щербатюк А.Ф. Подводные робототехнические комплексы: системы, технологии, применение // Под ред. Л.В. Киселева; Владивосток: ФГБУН Ин-т проблем морских технологий ДВО РАН. 2018. 368 с.
- Antonelli G. Underwater Robots. Springer International Publishing Switzerland. 2014. 279 p.
- DhanakM.R., Xiros N.I. (ed.). Springer handbook of ocean engineering. Springer, 2016.
- Боровик А.И. Технология использования АНПА для исследования подводных потенциально опасных объектов в Карском Море. Подводные исследования и робототехника. 2022. Т.39. №1. С.32-40. DOI: 10.37102/1992-4429_2022_39_01_03.
- Бабаев Р.А., Боловин Д.А., Борейко А.А. и др. Технология использования АНПА для исследования глубоководных экосистем Атлантического сектора Антарктики. Подводные исследования и робототехника. 2020. Т.32. №2. С.13-21. DOI: 10.37102/24094609.2020.32.2.002.
- Филаретов В.Ф., Климчик А.С., Юхимец Д.А., Коноплин А.Ю., Зуев А.В. Интеллектуальные подводные робототехнические комплексы для выполнения осмотровых и технологических операций на морских газопроводах и добычных комплексах. Газовая промышленность. 2020. T.804. №8. С.30-38.
- Ghis S., Fischer E. Record-Setting AUV Pipeline Inspection in Deepwater West Africa. Offshore Technology Conference. OnePetro. 2017.
- Kowalczyk M., Claus B., Donald C. AUV integrated cathodic protection iCP inspection system-results from a North Sea survey. Offshore Technology Conference. OnePetro. 2019.
- Zhang S., Li Y., Liu S., Shi S., Chai H., Cui Y. A Review on Fault-Tolerant Control for Robots. Proc. of the 35th Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation (YAC). Zhanjiang, China. 2020. P.423-427.
- SeaRaptor Teledyne. http://www.teledynemarine.com/searaptor-auv.
- Osprey Teledyne. http://www.teledynemarine.com/osprey-auv?BrandID=9.
- Remus-100 Autonomous Underwater Vehicles (2013). https://www.naval-technology.com/projects/remus-100-automatic-underwater-vehicle/.
- Елисеенко Г.Д., Инзарцев А.В., Павин А.М. Многоуровневая распределенная контрольно-аварийная система АНПА. Подводные исследования и робототехника. 2020. Т.34. №4. С.23-30. DOI: 10.37102/24094609.2020.34.4.003.
- Инзарцев А.В., Грибова В.В., Клещев А.С. Интеллектуальная система для формирования адекватного поведения автономного подводного робота в аварийных ситуациях. Подводные исследования и робототехника. 2015. № 2(20). С.4-11.
- Blanke M., Kinnaert M., Lunze J., Staroswiecki M. Diagnosis and fault-tolerant control (3nd ed.). Berlin: Springer, 2016. 695 p.
- Zuev A.V., Zhirabok A.N., Filaretov V.F. Fault identification in underwater vehicle thrusters via sliding mode observers. Int. Journal of Applied Mathematics and Computer Science. 2020. Vol.30. No.4. P.1-6.
- ФиларетовВ.Ф., Зуев А.В., Жирабок А.Н., Проценко А.А. Разработка системы аккомодации к дефектам в движителях подводных роботов. Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т.22. № 5. С.262-271.
- Филаретов В.Ф., Жирабок А.Н., Зуев А.В., Проценко А.А. Метод синтеза систем диагностирования и аккомодации к дефектам в навигационных датчиках автономных подводных аппаратов. Информационно-измерительные и управляющие системы. 2015. Т.13. №7. С.32-40.
- Жирабок А.Н., Зуев А.В., Проценко А.А., Туфанов И.Е., Филаретов В.Ф., Щербатюк А.Ф. Построение и экспериментальные исследования системы счисления пути малогабаритного автономного необитаемого подводного аппарата с аккомодацией к ошибкам в показаниях датчиков. Датчики и системы. 2015. №11. С.60-67.
- Bermejo-Alonso J., Hernández C., Sanz R. Model-based engineering of autonomous systems using ontologies and metamodels. IEEE International Symposium on Systems Engineering (ISSE). IEEE, 2016. P.1-8.
- Hernandez Corbato C., Milosevic Z., Olivares C., Rodriguez G., Rossi C. Meta-control and Self-Awareness for the UX-1 Autonomous Underwater Robot. Iberian Robotics conference. Springer, Cham, 2019. P.404-415.
- Diab M., Pomarlan M., Bepler D., Akbari A., Rosell J., Bateman J., Beetz M. An ontology for failure interpretation in automated planning and execution. Iberian Robotics conference. Springer, Cham, 2019. P.381-390.
- Gribova V., Kleschev A., Moskalenko P., Timchenko V., Fedorisdiev L., Shalfeeva E. The IACPaaS cloud platform: Features and perspectives. Second Russia and Pacific Conference on Computer Technology and Applications (RPC). IEEE, 2017. P.80-84.
- Завалишин Е.П. Логика. Тула: ТулГУ. 2017.
