<?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.24.171-180</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">novtexmech-1349</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>СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>SYSTEM ANALYSIS, CONTROL AND INFORMATION PROCESSING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>О некоторых аспектах применения автоматных моделей в групповом управлении</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>About Some Aspects of Finite State Machine Models Application to Group Control</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>Карпов</surname><given-names>В. Э.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Karpov</surname><given-names>V. E.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p> канд. техн. наук, доц., нач. лаб. робототехники</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Moscow, 123182</p></bio><email xlink:type="simple">karpov_ve@mail.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>Воробьев</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vorobiev</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>зам. нач. лаб. робототехники</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Deputy Head of Robotics Laboratory</p><p>Moscow, 123182</p></bio><email xlink:type="simple">gatus86@mail.com</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>Ровбо</surname><given-names>М. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Rovbo</surname><given-names>M. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>науч. сотр.</p><p>Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Moscow, 123182</p></bio><email xlink:type="simple">rovboma@gmail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru">Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">National Research Center "Kurchatov Institute",<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru">Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"<country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en">National Research Center "Kurchatov Institute"<country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>11</day><month>04</month><year>2023</year></pub-date><volume>24</volume><issue>4</issue><fpage>171</fpage><lpage>180</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Commercial Publisher «New Technologies», 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</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/1349">https://mech.novtex.ru/jour/article/view/1349</self-uri><abstract><p>Рассматриваются особенности применения дискретно-событийных моделей для управления согласованным поведением групп агентов и предлагается механизм организации управления поведением на основе иерархии конечных автоматов. Базовый уровень управления движением агентов использует непрерывную модель совместного движения — метод потенциалов, в котором направление движения определяется итоговой суммой сил "отталкивания", "притяжения" и "выравнивания курса". В работе описывается множество частных правил группового движения агентов — когезия, распределение, следование за лидером, движение вдоль цепочки ориентиров, преследование и т. д. При этом все они трактуются в терминах результатов работы автоматных моделей. Было проведено математическое моделирование процесса управления группой агентов с использованием частных правил группового движения, которое подтвердило их работоспособность. Также были проведены вычислительные эксперименты с помощью 3D-симулятора Gazebo. Кроме того, в работе описывается экспериментальная группировка подводных аппаратов в составе трех экземпляров, с помощью которых отрабатывались частные правила группового движения: когезия, распределение, движение за лидером. Связь между аппаратами осуществлялась с помощью системы инфракрасных приемопередатчиков, по псевдоаналоговому каналу. Она позволяет устойчиво принимать сигнал, который является закодированным числом в диапазоне от нуля до пятнадцати, в воде на расстоянии до сорока—пятидесяти сантиметров. Эксперименты проводились в лабораторном бассейне и завершились успешно.</p><p>Показано, что технология создания систем группового управления, основанная на иерархии автоматов (метаавтоматов), позволяет решать задачи управления не только на уровне абстрактных моделей и имитационного моделирования, но и на уровне создания реальных робототехнических комплексов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The article discusses using discrete-event models to control the coordinated behavior of groups of agents and proposes a mechanism for organizing behavior control based on a hierarchy of finite state machines (FSM). The basic level of agent movement control uses a continuous model of joint movement — the method of potentials, in which the direction of movement is determined by the total sum of the forces of "repulsion", "attraction" and "course alignment". The paper describes a set of independent rules for the group movement of agents — cohesion, distribution, leader following, movement along a chain of landmarks, pursuit, etc. Moreover, all of them are interpreted in terms of the results of the operation of FSM models. Mathematical modeling of controlling a group of agents was carried out using the independent rules of group movement, which confirmed their efficacy. Computational experiments were also carried out using the Gazebo 3D simulator. In addition, the paper describes an experimental group of three underwater vehicles that were used to test the independent rules of group movement: cohesion, distribution, leader following. Communication between the devices was carried out using a system of infrared transceivers via a pseudo-analog channel. The experiments were carried out in a laboratory pool and were successful.</p><p>The paper shows that the technology for creating group control systems based on the hierarchy of FSM (meta-FSM) allows solving control problems not only at the level of abstract models and simulation modeling, but also at the level of creating real robotic complexes.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>конечный автомат</kwd><kwd>групповое управление</kwd><kwd>модели движения</kwd><kwd>поведение</kwd><kwd>метод потенциалов</kwd><kwd>автоматное управление</kwd><kwd>иерархия в управлении</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>finite state machine</kwd><kwd>group control</kwd><kwd>movement models</kwd><kwd>behavior</kwd><kwd>method of potentials</kwd><kwd>state machine control</kwd><kwd>control hierarchy</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бужинский И. П., Казаков С. В., Ульянцев В. И., Царев Ф. Н., Шалыто А. А. Модификация метода генерации управляющих конечных автоматов с непрерывными воздействиями по обучающим примерам // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2015. № 6. С. 17—30.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Buzhinskij I. P., Kazakov S. V., Ul’jancev V. I., Carev F. N., Shalyto A. A. Modification of the Generation Method for Finite State Machines with Continuous Actions Using Training Examples, Izvestija Rossijskoj Akademii Nauk. Teorija I Sistemy Upravlenija. 2015, no. 6, pp. 17—30 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Iovino M., Scukins E., Styrud J., Ögren P., Smith C. A survey of Behavior Trees in robotics and AI // Robotics and Autonomous System. 2022. Vol. 154. P. 104096.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Iovino M., Scukins E., Styrud J., Ögren P., Smith C. A survey of Behavior Trees in robotics and AI, Robotics and Autonomous Systems, 2022, vol. 154, p. 104096.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Saad S. Ben, Zerr B., Probst I., Dambreville F. Hybrid coordination strategy of a group of cooperating autonomous underwater vehicles // IFAC-PapersOnLine. 2015. Vol. 28, N. 5. P. 47—52.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Saad S. Ben, Zerr B., Probst I., Dambreville F. Hybrid coordination strategy of a group of cooperating autonomous underwater vehicles, IFAC-PapersOnLine, 2015, vol. 28, no. 5, pp. 47—52.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зенкевич С. Л., Назарова А. В., Хуа Ч. Моделирование и анализ движения группы мобильных роботов в среде ROS // Мехатроника, автоматизация, управление. 2017. Т. 18, № 5. С. 317—320.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zenkevich S. L., Nazarova A. V., Zhu H. Simulation and Analysis of the Movement of a Group of Mobile Robots in ROS, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2017, vol. 18, no. 5, pp. 317—320.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reynolds C. W. Steering behaviors for autonomous characters // Game Developers Conference. 1999. P. 763—782.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reynolds C. W. Steering behaviors for autonomous characters, Game Developers Conference, 1999, pp. 763—782.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Макаров Д. А., Панов А. И., Яковлев К. С. Архитектура многоуровневой интеллектуальной системы управления беспилотными летательными аппаратами // Искусственный интеллект и принятие решений. 2015. № 3. C. 18—33.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Makarov D. A., Panov A. I., Jakovlev K. S. Architecture Of The Multilayered Intelligent Control System For Unmanned Aerial Vehicles, Iskusstvennyj Intellekt I Prinjatie Reshenij, 2015, no. 3, pp. 18—33 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Панов А. И., Яковлев К. С. Взаимодействие стратегического и тактического планирования поведения коалиции агентов в динамической среде // Искусственный интеллект и принятие решений. 2016. № 4. C. 68—78.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Panov A. I., Jakovlev K. S. On Interaction Of Strategic And Tactical Planning For The Coalition Of Agents In Dynamic Environment, Iskusstvennyj Intellekt I Prinjatie Reshenij, 2016, no. 4, pp. 68—78 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hamann H. Swarm Robotics: A Formal Approach. Springer Cham., 2018. 221 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hamann H. Swarm Robotics: A Formal Approach, Springer Cham, 2018, 221 p.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Zahadat P., Schmickl T. Division of labor in a swarm of autonomous underwater robots by improved partitioning social inhibition // Adaptive Behavior. 2016. Vol. 24, N. 2. P. 87—101.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zahadat P., Schmickl T. Division of labor in a swarm of autonomous underwater robots by improved partitioning social inhibition, Adaptive Behavior, 2016, vol. 24, no. 2, pp. 87—101.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Berlinger F., Gauci M., Nagpal R. Implicit coordination for 3D underwater collective behaviors in a fish-inspired robot swarm // Science Robotics. 2021. Vol. 6, N. 50, P. 1—14.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Berlinger F., Gauci M., Nagpal R. Implicit coordination for 3D underwater collective behaviors in a fish-inspired robot swarm, Science Robotics, 2021, vol. 6, no. 50, pp. 1—14.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Reynolds C. W. Flocks, herds, and schools: A distributed behavioral model // Proceedings of the 14th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. 1987. Vol. 21, N. 4. P. 25—34.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reynolds C. W. Flocks, herds, and schools: A distributed behavioral model, Proceedings of the 14th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, 1987, vol. 21, no. 4, pp. 25—34.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Петросян Л. А., Рихсиев Б. Б. Преследование на плоскости. М.: Наука. 1991. 96 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Petrosjan L. A., Rihsiev B. B. Pursuit on a flat surface, Moscow, Nauka, 1991, 96 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Yu J., LaValle S. M., Liberzon D. Rendezvous Without Coordinates // IEEE Transactions on Automatic Control. 2012. Vol. 57, N. 2. P. 421—434.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yu J., LaValle S. M., Liberzon D. Rendezvous Without Coordinates, IEEE Transactions on Automatic Control, 2012, vol. 57, no. 2, pp. 421—434.</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>
