Simulacne ulohy fyzikalno-programatorske

Prosim, toto su silne netrivialne ulohy.

Roj autonómnych lietajúcich objektov tvaru elisoidu využívajúci echolokáciu na predídenie kolíziám pohybujúci sa pomocou trysiek reaktívnym pohonom.

Predstavme si trojrozmernu kocku a v nej objekt tvaru elipsoidu. Tento objekt ma vzadu trysku, z ktorej rovnomernou rychlostou prudi hmota von. Teda ide o reaktivny pohon, ktory zenie teleso von. Okrem tejto hlavnej trysky teleso ma osem mensich. Styri vpredu a styri vzadu. Symetricky umiestnene, symetricke so vsetkymi rovinami sumernosti elipsoidu a navyse symetricke voci rotacnej osi, ktora je totozna dlhou osou elipsoidu, s uhlom pootocenia 90 stupnov. V strede elipsoidu rotuje pevnou kruhovou frekvenciu zdroj ultrazvukoveho vlnenia o frekvencii f. Tento produkuje gulove zvukove vlny, ktore sa odrazaju od stien kocky a sluzia na echolokaciu. Samotnu echolokaciu zabezpecuju piezoelektricke snimace, akesi primitivne mikrofony. Je ich tiez 8 a splnaju rovnake poziadavky na symetriu. Ak pozicie trysiek predstavuju vrcholy kvadra, snimace su vrcholmi kvadra tiez. Snimace a trysky su prepojene navzajom regulacnym analogovym obvodom a su prepojene do kriza - cez hlavnu diagonalu kvadra. Cim silnejsi signal piezoelement zaznamenava, tym je mensi vytok zodpovedajucej protilahlej  trysky. Signal je silny vtedy, ked je piezoelement blizko steny a treba, aby pri sparovanych tryskach ta odtlacajuca dominovala nad tou pritlacnou.

Je jasne, ze pre dany bod v priestore, danu orientaciu elipsoidu, a pre dane spatnovazobne parametre parov tryska a piezoelement, deektor intenzity zvuku, je trajektoria elipsoidu vopred dana a vypocitatelna.

Ucelom je najst take parametre regulacie akcnych clenov, aby pohyb elipsoidu bol vzdy bezkolizny. Kedze elipsoid nemoze brzdit, iba sa moze odchylovat od povodej drahy a ide stale dopredu, treba najst rozsah parametrov, pre ktore nenarazi nikdy do steny.

Z fyzikalneho hladiska situaciu komplikuje fakt, ze elipsoidu ubuda palivo a je teda stale lahsi. Zaujimava je tiez otazka, kam presne umiestnit senzory a trysky, aby manevrovacie schopnosti elipsoidu boli, co najvacsie. Pre testovanie manevrovacich schopnosti su vhodnejsie ine tvary ako kocka ci kvader. Naprihlad valcova miestnost s kvadrom v strede, ci objektmi inych clenitych hranatych tvarov.

Ked elipsoidu dojde palivo, treba pristat. Teda treba prvok monitorujuci hmotnost paliva, ktory odpoji povodne regulacne analogove elektricke obvody a zapoji tie, ktore maju zabezpecit pristavaci manever. Ten je jednoduchy, zoslabujem prud spodnymi tryskami, az elipsoid klesnena na zem.

Ulohu mozno skomplikovat tak, ze do jedneho spodneho rohu miestnosti umiestnim zdroj signalu - tentoraz radioveho. Vpredu elipsoidu bude detektor tohto signalu. Bude sa ziadat, aby pristavaci manever vyzeral tak, ze sa elipsoid obrati a klesne na zem az, ked bude radio signal dostatocne silny. Teda elipsoid bude dostatocne blizko zdroju - letisku. Na to uz asi nebudu stacit analogove obvody, bude treba digitalne.

Situacia sa este skomplikuje, ked budu elipsoidy dva a ich echo vysielajuce zdroje a echo lokatory sa budu navzajom miast. Zaujimave je tiez vniest do regulacnych obvodom zamerne umelo sum. Draha eipsoidu sa stane menej predvidatelnou a chaotickejsou.

Aby bol pohyb aj potom bezkolizny regulacne prvky pravdepodobne budu musiet pouzivat pamat, aby vedeli odlisit, kedy signal pochadza od steny a kedy od druheho elipsoidu. Na tieto otazky musi dat odpovede spravna a presna simulacia.

Roj autonómnych lietajúcich objektov využívajúci echolokáciu na predídenie kolíziám v magnetickom poli využívajúci pohyb pomocou elektrickým prúdom ovládaných elektromagnetov.

Opáť mám miestnosť tvaru kocky, ale dve bokorysné steny a nárysná a pôdorysná stena (strop a podlaha) sú tvorené magnetickými platňami. Vždy dve protistojace tvoria pár a takéto dve osve homogénne zmagnetizované platne vytvárajú kvazihomogénne magneiké pole.

Ku každej magnetickej platni je zvonka prpojený elektromagnet. Samotná platňa má homogenizovať magnetcké pole elektromagnetu

V tých dvoch navzájom kolmých magnetických poliach sa pohybuje náš elipsoid z predchádzajúceho príkladu, ale namiesto trysiek má 8 cievok, ktoré sa po prechode prúdom stávajú elektromagnetmi a zabezpečujú, že sa objekt bude vznášať ako aj ostatné potrebné manévre lietajúceho stroja Umiestnené sú podľa rovnakého princípu ako trysky. Zdrojom prúdu je elektrická batéria. Indikátor jej vybíjania, spúšťa proces pristávania. Z pohľadu elektroniky sú pre oba prípady riadiace elektrické obvody veľmi podobné, len prúdy do cievok a prúdy ovládajúce vently trysiek sú pravdepodobne iných rádov. Výkonné elektrobatérie navyše bývajú pomerne ťažké. Avšak elipsoid celý čas nemení svoju hmotnoť.