Методы мультиагентного обучения с подкреплением являются одним из новейших и активно развивающихся направлений машинного обучения. Среди методов мультиагентного обучения с подкреплением одним из наиболее перспективных является метод MADDPG, достоинством которого является высокая сходимость процесса обучения. Недостатком метода MADDPG является необходимость обеспечения равенства числа агентов N на стадии обучения и числа агентов K на стадии функционирования. В то же время целевые мультиагентные системы (МАС), такие как группы БПЛА или мобильных наземных роботов, являются системами с переменным числом агентов, что не позволяет применять в них метод MADDPG. Для решения данной проблемы в статье предложен усовершенствованный метод MADDPG для мультиагентного обучения с подкреплением в системах с переменным числом агентов. Усовершенствованный метод MADDPG базируется на гипотезе о том, что для выполнения своих функций агенту нужна информация о состоянии не всех прочих агентов МАС, а только нескольких ближайших соседей. На основе данной гипотезы предложен метод гибридного совместного/независимого обучения МАС с переменным числом агентов, который предполагает обучение некоторого небольшого числа агентов N для обеспечения функционирования произвольного числа агентов K, K > N. Проведенные эксперименты показали, что усовершенствованный метод MADDPG обеспечивает сопоставимую с оригинальным методом эффективность функционирования МАС при варьировании числа K агентов на стадии функционирования в широких пределах.

Параллельные тросовые роботы обладают простотой конструкции и возможностью масштабируемости. Вместе с тем параллельные тросовые роботы сложны в проектировании в силу специфики определения области рабочего пространства тросового робота, проблемы столкновения тросов, а также геометрической и конструктивной нелинейности в математических моделях основных элементов робота. В настоящей работе рассматривается проблема исключения неопределенности, связанной с деформациями несущих элементов конструкции робота. Выбирается такая конфигурация тросовой системы, при которой точки схода некоторых тросов можно считать не отклоняющимися от заданного положения. Тросовая система крупногабаритного робота монтируется на несущих башнях. Отклонение точек схода верхних тросов, расположенных в верхней части башен, становится существенным вследствие значительной деформации верхней части башен. Деформацию башен в средней части можно считать незначительной, поэтому точки схода нижних тросов, расположенных не выше середины башни, можно считать соответствующими заданному положению. Ставится задача компенсации отклонения от заданного положения центра масс мобильной платформы тросового робота вследствие деформаций тросов и несущих башен. Также ставится задача компенсации отклонения в ориентации мобильной платформы. Обе задачи подразумевают неопределенность в отношении координат точек схода верхних тросов. Деформации тросов определяются из закона Гука с использованием датчиков сил натяжения тросов. Задача компенсации отклонений решается в два этапа. На первом этапе находится приближенное значение отклонения центра масс мобильной платформы по вертикальной координате, которая определяется как высота усеченной пирамиды, ребра которой образованы деформированными нижними тросами. На втором этапе определяются отклонения ориентации мобильной платформы и с использованием матрицы поворотов находятся отклонения по высоте точек крепления тросов в подвижной системе координат. В рассмотренных примерах используется ПИД регулирование, однако более совершенные методы автоматического управления, например, оптимальное регулирование, могут обеспечить лучшие результаты. Задачи рассматриваются на примере параллельного симметричного восьмитросового робота.

Целью работы является нахождение механического аналога циклотронного движения и определение схемы соответствующего устройства, которое уместно назвать cтабилизированным ротатором. Из ключевого обстоятельства, определяющего возможность обобщения циклотронного движения на механику, заключающегося в том, что лагранжиан электрона вдвое больше его кинетической энергии, что применительно к cтабилизированному ротатору следует трактовать как равенство кинетической и потенциальной энергий, необходимо следует, что в состав cтабилизированного ротатора должны входить элементы, которые в состоянии запасать оба этих вида энергии, а именно, груз и пружина. Собственная частота вращения cтабилизированного ротатора строго фиксирована (не зависит ни от момента инерции, ни от момента импульса) и замечательным образом совпадает с собственной частотой колебаний маятника с идентичными параметрами. При изменении момента импульса изменяется радиус и тангенциальная скорость (частота вращения при этом не меняется и равна собственной). Положению груза, при котором его центр масс совпадает с осью вращения, соответствует состояние неопределенного равновесия. При вращении груз равновероятно может отклониться в любую из двух сторон и, соответственно, может развиваться как сжатие, так и растяжение пружины. Состояние неопределенного равновесия можно исключить, обеспечив начальное (статическое) смещение груза и равную ему начальную деформацию пружины. Подобно тому, как при вынужденных колебаниях маятника частота не совпадает с собственной частотой, частота вращения cтабилизированного ротатора при нагружении не совпадает с собственной частотой вращения. При нулевом вращающем моменте в стационарном режиме частота вращения cтабилизированного ротатора не может быть произвольной и принимает единственное значение. Cтабилизированный ротатор может использоваться для управления собственной частотой колебаний радиального осциллятора, хотя в этом качестве он может иметь сильную конкуренцию со стороны мехатронных систем. Напротив, в качестве стабилизатора вращений его конкурентные возможности неоспоримы и определяются предельной простотой конструкции.

Рассматривается задача исследования профиля поверхности протяженной прецизионной детали сложной формы бесконтактным сканирующим профилометром с заданной точностью. Контакт измерительного блока с контролируемой поверхностью необходимо исключить из-за возможности повреждения изделия и, одновременно, обеспечить необходимую точность оценки его профиля. Для решения данной задачи в работе используется двухконтурная система, содержащая два датчика: преобразователь расстояния на основе оптического туннелирования для "точного" канала и преобразователь на основе хроматической аберрации для "грубого" канала сканирования. Показано, что на основе данных измерений "грубого" канала, обеспечивающего гарантируемое исключение контакта датчика "грубого" канала с поверхностью исследуемого изделия, можно прогнозировать положение и скорость перемещения датчика "точного" канала в целях исключения контакта с исследуемой поверхностью и обеспечения необходимой точности измерений. Разработана математическая модель динамической системы сканирования на основе априорной информации о входящих в нее элементах и блоках. Проведен анализ основных динамических свойств системы сканирования и построен закон ее управления, обеспечивающий требуемое качество переходных процессов на основе математического моделирования. Разработан алгоритм прогноза последующего положения датчика "точного" канала на основе данных измерений "грубого" канала, который обеспечивает требуемую скорость и точность сканирования в зависимости от прогнозируемой высоты профиля поверхности объекта. Разработана блок-схема алгоритма, определяющего значение перемещения датчика "точного" канала в вертикальном направлении в зависимости от полученной оценкиизмерений "грубого" канала. Проведенные исследования позволили разработать структурную схему двухконтурной измерительной системы. Было проведено моделирование данной системы в среде MATLAB/Simulink, которое позволило оценить эффективность ее функционирования для различных исследуемых профилей. Результаты моделирования показали эффективность предлагаемой схемы системы управления профилометра.

Решается задача, направленная на создание системы управления планированием реактивного снаряда (РС) и относящаяся к категории задач внешней баллистики. Существующая методика расчета дальности полета РС, основанная на зависимости траектории полета от начального угла тангажа снаряда и прогнозируемых значений параметров возмущающих воздействий, не обеспечивает необходимую точность заданной дальности полета снаряда. Практика проведения пробных запусков РС для определения необходимого угла тангажа связана с существенными материальными затратами. Поэтому применение методов имитационного компьютерного моделирования является наиболее перспективным подходом для исследования законов рассеивания РС и разработки на этой основе системы управления планированием снаряда на пассивном участке траектории полета.

Предложенная система управления планированием РС основана на использовании эталонной траектории полета РС, рассчитанной для прогнозируемых средних значений скорости продольной составляющей ветра. Предложен алгоритм управления планированием РС за счет изменения угла поворота горизонтального оперенья, основанный на зависимости вертикальной и горизонтальной координат снаряда от угла тангажа. Для разработки алгоритма использовалась компьютерная система визуального программирования Simulink. В результате получена структурная схема управления планированием РС, включающая модель траектории его полета как объекта управления и бортовую систему управления, организованную на базе двухъядерного микроконтроллера ESP-32. Предложена методика беспроводной записи программы управления в память микроконтроллера в полевых условиях. На базе пакета Simulink Desktop Real-Time разработана полунатурная модель полета РС, включающая микроконтроллер ESP-32, плату PCI-1710HG и Simulink-модель траектории полета снаряда с переменной массой в вертикальной плоскости. Проведена серия экспериментов, показавшая высокую степень точности попадания снаряда в цель.

Для обучения пилотов управлению летательными аппаратами используются тренажерные комплексы, включающие в себя стенды для динамической имитации. Данные тренажеры должны создавать для оператора условия, наиболее приближенные к реальным, т. е. имитировать поведение летательного аппарата. В статье рассмотрена постановка задачи динамической имитации для стенда на базе промышленного робота-манипулятора. На концевом эффекторе робота устанавливается кабина с креслом для пилота. Алгоритмы динамической имитации включают в себя две фазы: фазу имитации движения для пилота и фазу возврата в центр рабочей области с допороговыми значениями перегрузки, когда стенд находится близко к границе рабочей области. При выполнении фазы имитации стенд должен реализовывать такое движение, чтобы угловые ускорения, действующие на человека, и вектор перегрузки, действующий на центр масс человека на стенде, полностью совпадали с реальными, либо, если нет возможности, то чтобы совпадало направление этих векторов. При реализации второй фазы концевая точка стенда должна выполнять возврат в центр рабочей области с допороговыми значениями ускорений, но наиболее быстрым образом. Таким образом мы получаем задачу о переводе стенда из одного положения в другое при наличии ограничений на развиваемые скорости, ускорения и моменты сил. Данная задача может быть представлена как обобщение классической задачи о брахистохроне. В статье рассмотрено решение задачи о движении материальной точки в однородном поле силы тяжести по кривой, расположенной в вертикальной плоскости, при наличии ограничений на кривизну траектории. Необходимо выбрать форму кривой таким образом, чтобы время спуска было минимальным. Решение этой задачи получено методами оптимального управления, рассмотрены случаи реализации регулярного и особого управлений, изучен вопрос их сопряжения, числа переключений между участками регулярного и особого управлений.

Рассматривается задача сближения двух космических аппаратов, находящихся на двух геоцентрических круговых орбитах. Целью сближения космических аппаратов может быть, например, дистанционная зарядка аккумулятора на пассивном космическом аппарате посредством передачи света на солнечные батареи этого аппарата. Высота орбиты пассивного космического аппарата 500 км и высота орбиты маневрирующего космического аппарата в первом рассмотренном случае равна 499,9 км. Задача решается при малом значении угла дальности (Δϑ = 0,01°) между векторами состояния космических аппаратов и при нескольких значениях высоты орбиты маневрирующего космического аппарата (r1 = 499,9; 499,8; 499,7 км). В качестве метода сближения космических аппаратов выбирается метод параллельного сближения с прямым догоном. При этом движение космических аппаратов рассматривается как невозмущенное и допускается, что плоскость сближения совпадает с плоскостью орбиты пассивного космического аппарата. В работе исследуются зависимости параметров сближения космических аппаратов от времени полета.