Наука электротехнического факультета

Научная деятельность Электротехнического факультета осуществляется кафедрами:
— Автоматика ⇓
— Прикладная математика и ракетодинамика ⇓

Научная деятельность кафедры «Автоматика»  

1. Робототехника

Научный руководитель — доктор технических наук,
профессор Войнов И.В.

Миасская робототехника «родилась» в конце 80-х годов. В 1986 году произошла авария на Чернобыльской АЭС, и во время устранения последствий обнаружилось, что ни у страны, ни в мире фактически нет тяжелого транспортного оборудования, чтобы в автономном или дистанционном режиме долговременно заниматься дезактивацией заражённой территории. Импортная техника, проработав несколько часов, благополучно «кончалась».  После этой аварии фактически начали создаваться аварийно-технические центры Министерства атомной промышленности, разрабатываться тех.задания на робототехническое и транспортное оборудование для работы в условиях сильных радиационных полей.

Сотрудники филиала в те годы занимались созданием тяжёлого манипулятора «Кобра» и специализированного гусеничного шасси с изменяемой геометрией (способного изменять  собственную длину/базу, ширину/колею, подниматься «на цыпочки»).

Официально лаборатория робототехники появилась в составе филиала в 2002 г.  Заведующим назначен Борис Александрович Морозов. За годы работы над специализированной техникой, системами управления и программным обеспечением сформировались 4 направления:

1. Роботы-сапёры (дистанционно-управляемые гусеничные роботы с манипулятором для извлечения и транспортировки взрывоопасных предметов, осмотра опасных территорий)
   
2. Роботы для «РосАтома» (дистанционно-управляемые радиационно-стойкие гусеничные роботы среднего класса грузоподъемности до 30 кг для работы на объектах «РосАтома»: с манипулятором для транспортировки предметов, с манипулятором для выполнения операций инструментом (сварка, демонтаж резьбовых соединений), с манипулятором для прокладки электрических кабелей питания).

3. Автоматические установки для работы в агрессивных средах  (специализированные установки, манипуляторы и соответствующее программное обеспечение для выполнения ряда операций в автоматическом режиме с целью уменьшения влияния агрессивных факторов на персонал).
   
4. Учебные робототехнические системы (малогабаритные манипуляторы, в том числе с системой технического зрения, распознавания предметов).
   

Заказчики:
ООО «Урал-Вымпел», г. Екатеринбург;
ОМОН, г. Челябинск;
ПО «Маяк», г. Озерск;
ИФТП, г. Москва;
ИТУЦР, г. Москва.

Основные результаты:
1) Свыше 20 статей, в т.ч. 15 статей в журналах, рекомендованных ВАК;
2) 6 патентов РФ на изобретения, промышленные образцы и полезные модели;
3) ОКР с объемом финансирования более 10 млн. рублей.

Роботы-сапёры серии «Богомол-3» уже 20 лет успешно работают в подразделении взрывбезопасности г. Екатеринбурга и в подразделении ОМОН г. Челябинска. Они совершили десятки боевых разминирований.

РТК «Богомол-3», РТК-600 и РТК «Разведчик» защищены патентами РФ на изобретения и промышленные образцы.
Перечисленные роботы демонстрировались на выставках и участвовали в соревнованиях. Робот-сапер «Богомол-3С» успешно выступил в июне 2016 г. на соревнованиях под эгидой Минобороны РФ.

По заказам Росатома спроектированы и изготовлены 60 уникальных установок, на некоторые получены сертификаты федерального агентства РФ по техническому регулированию и метрологии об утверждении типа средств измерения.

По направлению «Робототехника» совместно с преподавателями Уральского института ГПС МЧС России издано учебное пособие «Мобильные роботизированные комплексы». – Екатеринбург. – 2015. – 58 с.

По робототехническому направлению ежегодно готовятся не менее трёх научных докладов в рамках НИРС.

2. Механика управляемых систем тел

 Научный руководитель — доктор физико-математических наук,
профессор Телегин А.И.

Разработаны методы:

• табличного описания структурных, геометрических и инерционных параметров систем тел;
• автоматического выписывания уравнений кинематики, статики и динамики систем тел с явно выраженными параметрами;
• автоматической генерации X3D-моделей механических систем с анимацией программных движений;
• синтеза систем тел с заданными динамическими свойствами;
• синтеза адаптивных ПИД-регуляторов программных движений.

В 2015 году исследовательская работа была поддержана грантом на сумму 400 000 рублей на два года от фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической  сфере для выполнения НИР «Разработка методического, алгоритмического и программного обеспечения автоматической генерации Х3D-моделей управляющих механических систем для решения задач механики и управления роботизированным производством». По результатам первого года исследований разработано методическое и программное обеспечение генерации Х3D-моделей механических систем с анимацией программных движений. Методическое и программное обеспечение внедрено в учебный процесс по дисциплинам «Электромеханические системы», «Автоматизированные информационно-управляющие системы».

Ежегодно по данному направлению к НИРС привлекаются до 5 студентов ЭТФ. Результаты своих научных исследований они докладывают на весенних научно-практических конференциях ЮУрГУ.

Участники:
доктора и кандидаты наук;
студенты и аспиранты ЮУрГУ.

 Основные результаты:
1) Свыше 50 статей, в т.ч. 18 статей в журналах, рекомендованных ВАК;
2) 6 монографий;
3) Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ;
4) НИР на сумму 400 тыс. рублей.

  3. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

Научный руководитель — доктор технических наук,
профессор Четошникова Л.М.

Исследуется возможность использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) в системе электроснабжения малых потребителей. К таким источникам в регионе относятся ветер, малые реки, солнце. Наш регион располагает большими потенциальными ветроэнергетическими ресурсами (около 28597 МДж/м2 за год). Потенциальные ресурсы в данной зоне составляют 3600 МДж/м2 за год, а полезная энергия — 1260 МДж/м2. Потенциал солнечной энергии по районам Челябинской области составляет до 1200 кВт ч/м2. Малая гидроэнергетика может стать одним из приоритетных направлений в вопросе обеспечения региона энергией. Общее количество рек в Челябинской области превышает 3,5 тысячи, но абсолютное большинство их (98%) относится к очень малым, длиной менее 10 км.
        Научные исследования ведутся сотрудниками кафедры «Автоматика», а также студентами. Аспиранты кафедры участвуют в ежегодных научно-практических конференциях ЮУрГУ, всероссийских и международных конференциях. Результаты исследований публикуются в научных изданиях. Для проведения экспериментальных исследований создана лабораторная база с использованием современных средств по исследованию преобразования солнечной, ветровой и других видов энергии в электрическую.

Изданы методические пособия «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» и «Электроэнергетика» (часть I и II), используемые в учебном процессе и при выполнении выпускных квалификационных работ. По указанному направлению готовятся доклады, с которыми студенты выступают на ежегодных практических конференциях студентов ЮУрГУ (не менее 5 человек).

Участники:
доктора и кандидаты наук; студенты.

Основные результаты:
Опубликовано более 10 статей, в т.ч. 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

 

 Научная деятельность кафедры «Прикладная математика и ракетодинамика» 

  Ракетостроение и ракетодинамика

Научный руководитель — кандидат технических наук,
доцент Киселёв В.И.

 Разработан и внедрен ряд методов решения многокритериальных задач аналитического синтеза управляемых систем, в том числе метод последовательной поэтапной редукции основной задачи управления к задаче нелинейного программирования с известными численными методами решения. Этот метод применён для решения терминальных задач оптимального импульсно-параметрического управления полётом спускаемых управляемых капсул. Разработано информационно-алгоритмическое и программно-математическое обеспечение задач расчёта динамики движения и синтеза управления спускаемыми и летательными аппаратами.

 Научно-образовательный центр «Ракетостроение» (НОЦ «Ракетостроение») создан в филиале ЮУрГУ города Миасса в конце 2015 года в рамках инфраструктурного проекта по подготовке кадров для предприятий оборонно-промышленного комплекса РФ.

В состав НОЦ «Ракетостроение» входят специализированные учебно-исследовательские лаборатории:

Лаборатория №1 «Моделирование динамики и управления движением ЛА».
Лаборатория №2 «Летательные аппараты и двигательные установки летательных аппаратов».
Лаборатория №3 «Строительная механика и динамика конструкций ЛА».
Лаборатория №4 «Материаловедение и контроль качества».
Лаборатория №5 «Газовая динамика».
Лаборатория №6 «Теплотехника и термодинамика».
Лаборатория №7 «ЭВМ и сети. Телекоммуникации. Защита информации.».
Лаборатория №8 «Основы автоматизированного проектирования ракетных и ракетно-космических комплексов».

На лабораторной базе НОЦ учатся студенты электротехнического факультета  ЮУрГУ.

На этой  лабораторной базе ежегодно ведутся ознакомительные инженерные мастер-классы для миасских старшеклассников. 

 Большая часть лабораторных стендов и тренажеров в составе НОЦ являются уникальной разработкой специалистов НОЦ и преподавателей кафедр филиала совместно со специалистами челябинской фирмы «Учтех-Профи». 

 Наряду с учебно-преподавательской деятельностью лабораторные мощности НОЦ «Ракетостроение» используются в инициативных и хоздоговорных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах (НИОКР).

Сотрудники НОЦ разработали, изготовили и успешно внедрили в эксплуатацию портальный робототехнический комплекс с семью степенями свободы, обеспечивающий физическое моделирование движения прототипа летательного аппарата в полусфере радиусом 1300 мм. Исследователям стали доступны вращательно-поступательные перемещения изделия, режим управляемой центрифуги, а также режим задания тестовых воздействий для калибровки навигационного оборудования изделия. 

Сотрудники НОЦ и преподаватели кафедр активно участвуют в работах для АО «ГРЦ Макеева» по теме «Корона» – проработка облика многоразовой одноступенчатой ракеты-носителя с вертикальным взлетом и посадкой.

 С АО «Миасский машиностроительный завод» согласовывается договорная работа по теме «Поиск эффективных методов построения и коррекции геометрии 3D-моделей с учетом поля допуска».

Этап согласования технического задания проходит разработка системы управления для беспилотного транспортного средства АО «Автомобильный завод «Урал».  

Результаты исследований внедряются в учебный процесс по специальности «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов». Студенты ежегодно выступают с докладами на научно-практических конференциях ЮУрГУ, а выпускники защищают дипломные проекты по данной тематике.

 Участники:
АО «ГРЦ Макеева», АО «ММЗ», АО «НПО электромеханики»;
доктора и кандидаты наук;
студенты, аспиранты и соискатели ЮУрГУ.

 Основные результаты:
1) Свыше 100 статей, в т.ч. свыше 40 статей в журналах, рекомендованных ВАК, и свыше 60 статей в журналах, индексируемых в базе Российского индекса научного цитирования;
2) 4 монографии.