<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">novtexmech</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Мехатроника, автоматизация, управление</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1684-6427</issn><issn pub-type="epub">2619-1253</issn><publisher><publisher-name>Commercial Publisher «New Technologies»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.17587/mau.22.650-659</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-1099</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>DYNAMICS, BALLISTICS AND CONTROL OF AIRCRAFT</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Нечеткая модель ситуационного управления параметрами полета автономного беспилотного летательного аппарата в условиях неопределенности</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Fuzzy Model of Situational Control of the Flight Parameters of an Autonomous Unmanned Aircraft under Uncertainty Conditions</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мелехин</surname><given-names>В. Б.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Melekhin</surname><given-names>V. B.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Доктор технических наук, профессор</p><p>г. Махачкала</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Melekhin Vladimir B., D. Sc., Professor</p><p> Makhachkala, 367015</p></bio><email xlink:type="simple">pashka1602@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Хачумов</surname><given-names>М. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Khachumov</surname><given-names>M. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник</p><p>Москва; с. Веськово, Ярославская обл.</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Moscow, 117312; Veskovo, 152021</p></bio><email xlink:type="simple">khmike@inbox.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Дагестанский государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Dagestan State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН; &#13;
Институт программных систем им. А. К. Айламазяна РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Federal research center "Computer Science and Control" Russian Academy of Sciences; &#13;
Program Systems Institute of the Russian Academy of Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2021</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>01</day><month>12</month><year>2021</year></pub-date><volume>22</volume><issue>12</issue><fpage>650</fpage><lpage>659</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2021</copyright-statement><copyright-year>2021</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Commercial Publisher «New Technologies»</copyright-holder><license xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice" xlink:type="simple"><license-p>https://mech.novtex.ru/jour/about/submissions#copyrightNotice</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1099">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1099</self-uri><abstract><p>Обозначены основные проблемы автоматического планирования поведения автономного беспилотного летательного аппарата в нестабильных условиях воздушной среды. Показано, что актуальность решаемой в ней задачи обусловлена тем, что автономный беспилотный летательный аппарат самостоятельно формирует и реализует маршрут своего полета без поддержки с наземной станции управления. В связи с этим возникает необходимость в разработке метода автоматического управления программными движениями, связанными с реализацией построенного в решателе задач маршрута воздушного движения. Для решения данной задачи предложен подход к регулированию параметров состояния динамических объектов на основе принципа ситуационного управления целенаправленным поведением сложных систем в изменяющихся условиях функционирования. Целесообразность выбора данного принципа управления связана с тем, что состояние автономного беспилотного летательного аппарата во время полета характеризуется большим числом параметров и действующих на них возмущающих факторов окружающей среды. В целях эффективной реализации данного принципа управления введено понятие полной проблемной ситуации на объекте управления, включающее в себя вектор отклонений параметров состояния автономного беспилотного летательного аппарата от требуемых значений во время полета и возмущающие факторы воздушной среды. На этой основе разработана нечеткая модель ситуационного управления параметрами состояния автономного беспилотного летательного аппарата во время полета в нестабильной воздушной среде, в которой в целях обобщенного представления эталонных проблемных ситуаций, а также описания входящих в их структуру отклонений параметров состояния и возмущающих факторов воздушной среды использованы лингвистические переменные и функции. Определены условия, при выполнении которых эталонные, нечетко представленные проблемные ситуации являются обобщением и поглощают аналогичные друг другу фактические проблемные ситуации, возникающие на объекте управления. Это позволяет существенным образом сократить число логико-трансформационных решающих правил в модели ситуационного управления и оперативным образом автоматически определять в проблемных ситуациях результативные управляющие воздействия, обеспечивающие эффективную реализацию программных движений автономного беспилотного летательного аппарата во время полета в условиях неопределенности. В заключение показано, что для реализации управляющих воздействий, выбранных на ситуационной основе, при повышенных требованиях к точности регулирования изменяющихся во времени параметров состояния объекта управления и значительном уровне возможных рассогласований между фактическими и заданными их значениями в условиях неопределенности целесообразно использовать нечетко реализованные пропорциональный, интегральный и дифференциальный законы регулирования.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The article outlines the main problems of automatic planning of the behavior of an autonomous unmanned aerial vehicle in unstable air conditions. It is shown that the urgency of the problem is due to the fact that an autonomous unmanned aerial vehicle independently forms and implements its flight route without support from a ground control station. There is therefore a need to develop a method for automatic control of programmed movements associated with the implementation of the route constructed by the problem solver. To solve this problem we propose an approach to regulating the parameters of the state of dynamic objects based on the principle of situational control of the goal-directed behavior of complex systems in changing environmental conditions. The expediency of choosing this control principle is due to the fact that the state of an autonomous unmanned aerial vehicle during its flight is characterized by a large number of parameters and disturbing environmental factors. In order to effectively implement this control principle, we introduce the concept of a complete problematic situation, which consists of deviations of the state parameters of an autonomous unmanned aerial vehicle from the required values during flight and disturbing environmental factors. On this basis, a fuzzy model of situational control of the state parameters of an autonomous unmanned aerial vehicle functioning in an unstable environment is developed, in which linguistic variables and functions are used to provide a generalized presentation of reference problem situations, as well as to describe the deviations of the state parameters and disturbing environmental factors. The conditions are determined under which the reference indistinctly presented problem situations generalize the actual problem situations that arise at the control object. This makes it possible to significantly reduce the number of logical-transformational decision rules in the situational control model and to promptly automatically determine effective control actions in problematic situations that ensure the effective implementation of programmed movements of an autonomous unmanned aerial vehicle under conditions of uncertainty. In conclusion, it is shown that for the implementation of control actions which are selected on a situational basis with increased requirements for the accuracy of regulation of the time-varying parameters of the control object and a significant level of possible discrepancies between their actual and specified values in conditions of uncertainty, it is advisable to use indistinctly implemented proportional, integral and differential regulation laws.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>автономный беспилотный летательный аппарат</kwd><kwd>нестабильная воздушная среда</kwd><kwd>параметры полета</kwd><kwd>ситуационная модель управления</kwd><kwd>условия неопределенности</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>autonomous unmanned aerial vehicle</kwd><kwd>unstable air environment</kwd><kwd>flight parameters</kwd><kwd>situational control model</kwd><kwd>uncertainty conditions</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 21-71-10056, https://rscf.ru/project/21-71-10056.</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">This work was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation, project No. 21-71-10056, https://rscf.ru/project/21-71-10056/</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Merino L., Martinez-de-dios JR., Ollero A. Cooperative Unmanned Aerial Systems for Fire Detection, Monitoring, and Extinguishing. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer, 2014. P. 2693—2722.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Merino L., Martinez-de-dios JR., Ollero A. Cooperative Unmanned Aerial Systems for Fire Detection, Monitoring, and Extinguishing. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles. Springer, 2014, pp. 2693—2722.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Сергеев А. А., Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Управление автономной посадкой БПЛА самолетного типа на статическую и динамическую посадочные площадки по "гибким" кинематическим траекториям // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 3. С. 156—167.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sergeev A. A., Filimonov A. B., Filimonov N. B. Control of autonomous landing of aircraft-type UAVs on static and dynamic landing sites along "flexible" kinematic trajectories. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2021, vol. 22, no. 3, pp. 156—167 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мелехин В. Б., Хачумов М. В. Планирование маршрута целенаправленного полета автономного летательного аппарата на низкой высоте в условиях неопределенности // Авиакосмическое приборостроение. 2018. № 1. С. 18—27.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Melekhin V. B., Hachumov M. V. Planning the route of a purposeful flight of an autonomous aircraft at low altitude under conditions of uncertainty, Aviakosmicheskoe Priborostroenie, 2018, no. 1, pp. 18—27 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мелехин В. Б., Хачумов М. В. Об одном подходе решения задачи коммивояжера для планирования автономным беспилотным летательным аппаратом маршрутов облета целей // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2021. № 1(48). С. 106—115.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Melekhin V. B., Hachumov M. V. On one approach to solving the traveling salesman problem for planning an autonomous unmanned aerial vehicle of target fly-over routes, Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical science, 2021, vol. 48, no. 1, pp. 106—115 (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лебедев Г. Н., Ефимов А. В. Применение динамического программирования для маршрутизации облета мобильных объектов в контролируемом регионе // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2011. № 6. С. 234—241.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lebedev G. N., Efimov A. V. The use of dynamic programming for routing overflights of mobile objects in the controlled region, Bulletin of the Samara State Aerospace University, 2011, no. 6, pp. 234—241 (in Russian)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лиго Тань, Фомичев А. В. Планирование пространственного маршрута беспилотных летательных аппаратов с использованием методов частичного целочисленного линейного программирования // Вестник МГТУ им Н. Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 2. С. 53—66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ligo Tan’, Fomichyov A. V. Planning the spatial route of unmanned aerial vehicles using partial integer linear programming methods, Bulletin of the Moscow State Technical University named after N. E. Bauman. Ser. Instrumentation, 2016, no. 2, pp. 53—66 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мелехин В. Б., Хачумов М. В. Планирование автономным беспилотным летательным аппаратом эффективных маршрутов облета целей // Авиакосмическое приборостроение. 2020. № 4. С. 3—14.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Melekhin V. B., Hachumov M. V. Planning by an autonomous unmanned aerial vehicle of effective routes of overflights of targets, Aviakosmicheskoe priborostroenie, 2020, no. 4, pp. 3—14 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Черный М. А., Кораблин В. И. Воздушная навигация. М.: Транспорт, 1991. 432 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">CHernyj M. A., Korablin V. I. Air navigation, Moscow, Transport, 1991, 432 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Моисеев В. С. Основы теории эффективного применения беспилотных летательных аппаратов. Казань: Школа, 2015. 444 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Moiseev V. S. Fundamentals of the theory of effective use of unmanned aerial vehicles, Kazan’, SHkola, 2015, 444 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Rysdyk. R. Unmanned Aerial Vehicle path following for target observation in wind // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2006. Vol. 29, N. 5. P. 1092—1100.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rysdyk R. Unmanned Aerial Vehicle path following for target observation in wind, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2006, vol. 29, no. 5, pp. 1092—1100.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Веремеенко К. К., Желтов С. Ю., Ким Н. В. и др. Современные информационные технологии в задачах навигации и наведения беспилотных маневренных летательных аппаратов. М.: Физматлит, 2009. 554 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Veremeenko K. K., ZHeltov S. Yu., Kim N. G., Serebryakov G. G., Krasil’nikov M. N. Modern information technologies in the tasks of navigation and guidance of unmanned maneuverable aircraft, Moscow, Fizmatlit, 2009, 554 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Поспелов Д. А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986. 288 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pospelov D. A. Situational management: theory and practice, Moscow, Nauka, 1986, 288 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. Ситуационный подход в задачах автоматизации управления техническими объектами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т.19, № 9. С. 562—578.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Filimonov A. B., Filimonov N. B. Situational approach in the tasks of automation of management of technical objects, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2018, vol. 19, no. 9, pp. 562—578 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мелехин В. Б., Хачумов В. М. Управление эффективной реализацией технологических процессов механической обработки деталей в машиностроении // Проблемы управления. 2020. № 1. С. 71—82.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Melekhin V. B., Hachumov V. M. Management of effective implementation of technological processes of mechanical processing of parts in mechanical engineering, Problems of Management, 2020, no. 1, pp. 71—82 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение для принятия приближенных решений. М.: Мир, 1976. 168 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zade L. The concept of a linguistic variable and its application for making approximate decisions. Moscow, Mir, 1976, 168 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Passino K. M., Yurkovich S. Fuzzy Control. Boston (USA): Addison Wesley Longman, 1998. 522 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Passino K. M., Yurkovich S. Fuzzy Control, Boston (USA), Addison Wesley Longman, 1998, 522 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мелихов А. Н., Берштейн Л. С., Коровин С. Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М.: Наука, 1990. 272 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Melihov A. N., Bershtejn L. S., Korovin S. Ya. Situational advising systems with fuzzy logic, Moscow, Nauka, 1990, 272 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Абдурагимов Т. Т., Мелехин В. Б., Хачумов В. М. Информационно-аналитическая модель нечеткого ПИД регулятора // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2017. № 1 (44). С. 48—60.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Abduragimov T. T., Melekhin V. B., Hachumov V. M. Information-analytical model of a fuzzy PID controller, Bulletin of the Dagestan State Technical University, Technical science, 2017, vol. 44, no. 1, pp. 48—60 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
