Найти

Результаты поиска

• ПОСТРОЕНИЕ ТРАЕКТОРИИ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ В ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ПРИ ОТСУТСТВИИ НАБЛЮДАЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ

  А.Н. Целых , В. С. Васильев , Л.А. Целых , Е.С. Подоплелова

  224-233

  2025-07-24

  Аннотация ▼

  Построение оптимального управления при полном отсутствии данных о динамике системы является актуальной проблемой. В данной статье предлагается решение линейной квадратичной задачи (ЛК) с конечным горизонтом для инвариантной ко времени системы с матрицей динамики графа.  В отличие от задачи регулирования, устойчивость и полная управляемость системы не предполагаются. Построение траектории управления контролируется направлением нарастания изменения состояния переменных за малое число шагов, которое определяется условным главным собственным вектором матрицы смежности графовой модели. Решение классического оптимального управления осуществляется в автономном режиме и требует полного знания динамики системы. В условиях отсутствия полного знания динамики системы решение задач оптимального управления системами с неопределенностью, в том числе дискретными линейными системами, вызывают значительный интерес в последние годы. Основным подходом, когда полная информация о системе недоступна, является дизайн оптимального управления, при котором первоначально определяются параметры системы, а затем решается алгебраическое уравнение в двойственном пространстве. Важным отличием от стандартной задачи дискретного управления является то, что модель управления была модифицирована для оценки изменений состояния переменных при управлениях, передаваемых через матрицу динамики. Предложенный алгоритм с использованием графовой матрицы реализует рекуррентные вычисления динамических и сопряженных уравнений, а также метод Пауэлла для решения системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Авторами введена новая интерпретация математической конструкции матрицы динамики системы в стандартной задаче дискретного управления на конечном интервале времени, которая может быть использована для проектирования любой управляемой динамической системы с ненаблюдаемыми параметрами.

• САМОПОДСТРАИВАЮЩАЯСЯ МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯ ЗА ФАЗОЙ СИГНАЛОВ ГЛОБАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ

  А. А. Черкасова , А. Ю. Шатилов

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  Спутниковая навигационная аппаратура зачатую работает в условиях априорной неопреде-
  ленности параметров взаимной динамики между передатчиком и потребителем и отношения
  сигнал/шум принимаемых сигналов спутниковых радионавигационных систем. Классические опти-
  мальные системы слежения за фазой сигнала в таких условиях оказываются не оптимальны по
  критерию минимума дисперсии ошибки. Более того, резкое изменение отношения сигнал/шум илидинамки, может приводить в такой системе к срыву слежения. Для работы в подобных условиях
  синтезирована самоподстраивающаяся многоканальная система слежения за фазой сигнала.
  Синтез проведен с использованием методов статистической теории синтеза оптимальных ра-
  диотехнических систем. Адаптивность к меняющейся мощности принимаемого сигнала достига-
  ется за счет включения отношения сигнал/шум [дБГц] в вектор оцениваемых параметров фильт-
  ра. Адаптивность к интенсивности динамики изменения фазы достигается за счет применения
  системы многоканальной фильтрации. Проведено статистическое моделирование самоподстраи-
  вающейся многоканальной системы слежения за фазой с комплексным алгоритмом слежения за
  задержкой огибающей сигнала спутниковых радионавигационных систем. Определена чувстви-
  тельность слежения за фазой в различных динамических условиях. Самоподстраивающаяся мно-
  гоканальная система слежения за фазой с комплексным алгоритмом слежения за задержкой оги-
  бающей сигнала способна в условиях низкой динамики (обусловленной только динамикой опорного
  генератора) отрабатывать скачок отношения сигнал/шум с 50 до 10 дБГц и обратно без потери
  слежения за фазой. Синтезированная система способна сохранять слежение за фазой при скач-
  кообразных переходах динамики между низкой и высокой (обусловленной синусоидальным ускоре-
  ние 10g и синусоидальным рывком 10 g/s) динамикой при отношении сигнал/шум 24 дБГц. Таким
  образом, в реальных условиях, когда динамика изменения фазы и отношения сигнал/шум прини-
  маемых сигналов меняются непредсказуемым образом, самоподстраивающаяся многоканальная
  система слежения за фазой сигнала сохраняет слежение за фазой в гораздо более широком диапа-
  зоне условий, чем классическая оптимальная система слежения за фазой сигнала

• МОДЕЛЬНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ БИОМОРФНЫХ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ

  Е. Ю. Смирнова , Д.К. Серов , Д. К. Пельменев , Н.П. Коренко, А.Ю. Никулина

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  В настоящее время активно развивается область подводной робототехники для решения при-
  кладных и исследовательских задач. Одним из перспективных направлений применения подводных
  роботов является использование конструкций с биоподобным типом плавания. Использование авто-
  номных биоморфных подводных роботов (БПР) потенциально позволит расширить область приме-
  нения малошумных и безопасных для местной фауны подводных роботов для задач мониторинга и
  исследования местности. Целью работы является разработка и апробация методики модельно-
  ориентированного проектирования системы управления движением БПР. В рамках данной работы
  рассмотрена типовая конструкция туниморфного БПР с осцилляторным типом плавания. На при-
  мере рассматриваемой конструкции БПР описаны проблемные вопросы моделирования динамики
  БПР, а также синтеза их систем управления. Для БПР с осцилляторным типом плавания выделены
  типовые технологические операции (ТОП), выполняемые с учетом конструктивных особенностей
  БПР и состава их движительно-рулевого комплекса (ДРК). Предложена методика проектирования
  системы управления БПР на базе совместного использования технологий численного моделирования
  и классической теории автоматического управления (ТАУ). На основании предложенной методики
  разработана численная гидродинамическая модель движения туниморфного БПР с осцилляторным
  типом плавания. Проведены идентификационные вычислительные эксперименты, в рамках которых
  сняты переходные процессы, характеризующие динамику движения БПР при выполнении каждой
  отдельной ТОП. На основании проведенных экспериментов разработаны кибернетические модели
  движения БПР, позволяющие за счет упрощенного моделирования динамики с использованием типо-
  вых звеньев теории автоматического управления с переменными коэффициентами воспроизвести
  движение БПР в рамках выполнения типовых технологических операций. В рамках кибернетических
  моделей в соответствии с предложенной методикой проведен синтез алгоритмов управления дви-
  жением БПР для каждой из типовых технологических операций с использованием методов числен-
  ной оптимизации. Выполнена апробация разработанных алгоритмов на базе вычислительных экспе-
  риментов, проведенных в рамках численных гидродинамических моделей. Определены достоинства
  предложенной методики, а также сформулированы возможные перспективы применения БПР

• ФОРМАЛИЗАЦИЯ НАБОРА ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ ДИНАМИКИ МАНИПУЛЯЦИЙ УСТРОЙСТВАМИ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОРОМ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ ДИАГНОСТИКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРОВ БТС

  А. В. Скринникова , Н. Е. Сергеев

  2021-01-19

  Аннотация ▼

  Информативные признаки динамики манипуляций устройствами управления типа
  стилус, палец, специальная ручка, мышь, трекбол, трекпоинт, сенсорная панель, ручка
  управления типа джойстик, игровой пульт, клавиатура, систем типа Microsoft Kinect,
  Leap Motion и т.п. играют важную роль при разработке программных комплексов иденти-
  фикации операторов биотехнических систем по их индивидуальной динамике, при решении
  задач диагностики различных психоэмоциональных состояний и эффективности деятель-
  ности операторов в сферах технической и правоохранительной безопасности, медицин-
  ской и энергетической сферах, образовании и др. Система таких признаков однозначно не
  определена специалистами, поэтому решение этой задачи является актуальным. Цель
  работы – формализовать набор информативных признаков динамики манипуляции уст-
  ройствами управления курсором при решении задачи диагностики эффективности дея-
  тельности операторов биотехнических систем. Поскольку вся сложность управления по-
  добными устройствами переместилась с исполнительной части двигательных актов на
  центральные механизмы их регуляции в качестве конкретного примера, не нарушая общно-
  сти, рассматриваются данные, полученные при манипуляциях с клавиатурой и мышью. Для
  достижения поставленной цели разработана схема взаимодействия оператора (биологи-
  ческого звена) с техническим звеном биотехнических систем, представлен краткий обзор
  наиболее часто используемых признаков динамики манипуляций устройствами управления,
  рассмотрен байесовский подход при статистической постановке задачи распознавания, на
  основе анализа ряда работ и собственных исследований произведена формализация набора
  информативных признаков динамики клавиатурного почерка и динамики манипуляций мы-
  шью, Также для диагностики эффективности деятельности операторов построены не-
  четкие правила на основе этого набора информативных признаков. Прогноз эффективно-
  сти деятельности операторов, построенный на нечетких правилах по отобранным при-
  знакам, дал точность более 90 %. Для получения таких результатов был разработан про-
  граммный комплекс. Преимуществом использования динамики манипуляций устройствами
  управления курсором операторов биотехнических систем при решении задачи диагностики
  эффективности деятельности операторов является отсутствие специального оборудова-
  ния, требующего дополнительных затрат.

• УСТОЙЧИВОСТЬ ШАГАЮЩИХ МАШИН И РОБОТОВ В ПОДВОДНЫХ УСЛОВИЯХ

  В.В. Чернышев, И. П. Вершинина, В.В. Арыканцев

  2020-07-10

  Аннотация ▼

  При проведении подводно-технических работ шагающие машины и роботы, передви-гающиеся по дну существенно превосходят по тяговым свойствам и проходимости тради-ционные транспортные средства. Условия эксплуатации подводных шагающих робототех-нических систем – сложный рельеф морского дна, уклоны, слабонесущий грунт и др., обуслав-ливают актуальность проблемы их устойчивости. Обсуждаются результаты теоретиче-ских и экспериментальных исследований, направленных на обеспечение динамической устой-чивости шагающих машин и роботов в подводных условиях. Новизна исследования обусловле-на учетом специфических особенностей их условий эксплуатации. Исследования базируются на результатах испытаний опытного образца 6-ти ногого подводного шагающего аппарата МАК-1. Неустойчивость шагающего аппарата может быть обусловлена особенностью походки. Также потеря устойчивости шагающего аппарата может наступить при встрече с нераспознанным препятствием и при преодолении уклонов. Проведено математическое моделирование динамики статически неустойчивых походок. Проанализированы основные этапы фазы движения аппарата в неустойчивом положении. Показано, что в подводных условиях динамически устойчивая ходьба 6-ти ногого шагающего аппарата с цикловыми движителями возможна и в случае независимого привода ног правого и левого борта. Рас-смотрены методы автономного реагирования на встречу с нераспознанным препятствием. Проанализированы различные типовые ситуации, возникающие при движении по неорганизо-ванной поверхности. Предложены методы самоадаптации и самоуправления ног на базе нечетких алгоритмов, исключающие возникновение аварийных ситуаций, включая опрокиды-вание. Рассмотрены особенности преодоления уклонов шагающими аппаратами в подводных условиях. При движении традиционных транспортных средств возможно их опрокидывание или сползание под уклон. Показано, что на слабых грунтах сползание шагающих машин под уклон маловероятно. Это обусловлено значительными деформациями грунта под опорными элементами (стопами) шагающих машин. Рассмотрен способ повышения устойчивости к опрокидыванию при движении шагающего аппарата вдоль уклона за счет раздельного регулирования условного клиренса механизмов шагания. Определенное внимание уделено устойчивости буровых шагающих платформ, передвигающихся по дну. Их специфика – высокое рас-положение центра масс. Рассмотрены возможные этапы опрокидывания шагающих плат-форм. Показан стабилизирующий эффект завышенного расположения центра плавучести. Результаты работы могут быть востребованы при разработке шагающих машин и роботов, предназначенных для подводнотехнических работ, для новых промышленных техноло-гий освоения ресурсов морского дна, для обеспечения антитеррористической и техногенной безопасности объектов подводной инфраструктуры и др. работ