Повышение производительности технологических операций является актуальной задачей современной науки. Внедрение современных систем управления промышленным оборудованием сопряжено с цифровизацией и компьютеризацией предприятий. Вибрационная техника является одним из распространенных типов промышленн ого оборудования, использующегося для операций просеивания, дробления, виброперемещения и т. д. Энергетический подход к управлению вибрационными установками позволяет поддерживать постоянный уровень полной энергии колебаний вибрационной установки с грузом, что открывает широкие возможности для интеллектуализации управления оборудованием в условиях неопределенности пространства параметров. Настоящая работа нацелена на исследование влияния цифровизации и дискретизации на работу алгоритма скоростного градиента при управлении кратной синхронизацией роторов вибрационной установки и на оценку критических шагов дискретизации сигналов датчиков. В работе приводятся результаты численного моделирования, основанного на уравнениях динамики системы и приближенных значениях параметров вибрационной установки. Установлено, что рост шага дискретизации приводит к срыву режима кратной синхронизации вплоть до потери устойчивости. Представлены результаты экспериментального исследования на мехатронном вибрационном стенде СВ-2М. Результаты демонстрируют в нормальном режиме работы установление низкочастотных колебаний скоростей вращения роторов и полной энергии системы, частота которых определяется ограничением на значение управляющего сигнала. При увеличении шага дискретизации наблюдается установление движения с остановами, по своему характеру схожее с устойчивыми релаксационными автоколебаниями. Практическая значимость полученных результатов определяется установлением возможных эффектов, возникающих в системе при значительных шагах дискретизации. Дальнейшая разработка адаптивных систем управления может быть нацелена на компенсацию влияния дискретизации на работу скоростного градиента при управлении синхронизацией роторов вибрационной установки.

Рассматривается категория "целеуказание" как верхний уровень совместного управления объектом в эргатической системе "человек—машина". Под целеуказанием понимается исходная потребность, которая предшествует планированию и исполнению управляемого движения некоторого объекта эргатической системы. Такое управление представляется как вариант ситуационного управления, определенного Д. С. Поспеловым на основе модели действий и ответных реакций человека-оператора и машины, принятой в инженерной психологии. Управляющему автомату системы придаются свойства, присущие человеку-оператору. Антропоморфизм управляющих действий используется в конструировании целеуказания управляющему автомату на множестве неполных представлений элементарных движений изображающей точки по траектории в пространстве состояний системы "человек—машина". Показано, что угловые точки траектории отмечают в пространстве состояний полные ситуации, смена которых вызывается сигналами дискретного антропоморфного управления. Смене ситуаций и элементарным движениям поставлены в соответствие элементарные цели и промежуточные цели в структурированной иерархии упорядоченной во времени полной системы целей целеуказания. Получены количественные оценки полной системы целей. Показана принципиальная возможность структурирования целеуказания на всем этапе эксплуатации жизненного цикла системы "человек—машина".
Описание принятого подхода к конструированию целеуказания сопровождается примером применения методов теории оптимального управления и экспертных мнений и оценок судоводителей для организации антропоморфного управления движением судна в условиях повышенной опасности. Приведены результаты анализа экспериментальных данных, по которым даны количественные оценки полных систем целей, реализованных в исполненных движениях судов при достижении главной цели — ввода судна в камеру шлюза. Аналогичные оценки для сравнения выполнены по шаблонам антропоморфного управления, разработанным для той же главной цели. Приведены итоги обсуждения полученных результатов исследования. Показаны возможности учета параметрических, сигнальных и координатных неопределенностей математических моделей для согл асования целеуказания с планированием антропоморфного управления движением судна.

Обоснована целесообразность организации мотивационного поведения автономных интеллектуальных мобильных систем, ориентированных на решение различных сложных задач в нестабильных априори неописанных проблемных средах. Такая необходимость обусловлена тем, что данный вид целенаправленного поведения позволяет различным по назначению интеллектуальным системам обеспечить безопасную и результативную целенаправленную деятельность в нестабильных условиях функционирования.
Предложена модель представления знаний автономных интеллектуальных мобильных систем безотносительно к конкретной предметной области, построенная на основе активных нечетких семантических сетей. Вершины в таких сетях помечаются слотами, обладающими множеством характеристик, которые позволяют в процессе целенаправленной деятельности осуществлять пометку активных вершин объектами и происходящими в проблемной среде событиями, удовлетворяющими их требованиям. Ребра в таких сетях помечаются обобщенными нечетко заданными значениями отношений, которые должны выполняться в проблемной среде между автономной интеллектуальной мобильной системой, различными объектами и происходящими в среде событиями. Данная модель формализованного представления различных ситуаций и подситуаций проблемной среды позволяет интеллектуальным системам адаптироваться к априори неописанным условиям функционирования и на этой основе автоматически планировать целенаправленную деятельность в условиях неопределенности.
Для подсистемы самоорганизации и управления мотивационным поведением автономных интеллектуальных мобильных систем разработаны инструментальные средства идентификации возникающих в проблемной среде угроз безопасной и результативной деятельности. Построена оригинальная по содержанию обобщенная модель представления знаний продукционного типа безотносительно к конкретной предметной области, позволяющая интеллектуальным системам оперативно реагировать на возникающие в проблемной среде различного вида угрозы безопасности и сохранить на этой основе работоспособность в процессе выполнения сложных заданий в реальных проблемных средах.
В заключении обозначен один из эффективных путей дальнейшего развития предложенного принципа организации безопасной и результативной деятельности автономных интеллектуальных мобильных систем, связанный с управлением их коллективной деятельностью в процессе выполнения сложного задания при спонтанно происходящих в проблемной среде изменениях, сопровождающихся возникновением в ней различного вида угроз, препятствующих их эффективному совместному функционированию.

В настоящее время роботы различных типов все шире применяются для решения различных задач. Чаще всего это мобильные роботы, перемещающиеся по поверхности в процессе выполнения поставленных задач, в частности, четырехколесные роботы, подобные автомобилю, — автороботы. Как объекты управления роботы являются существенно нелинейными, что требует применения нелинейных методов синтеза систем управления. В то же время применение традиционных методов синтеза нелинейных систем управления затруднено сложным видом нелинейностей в уравнениях мобильных роботов, в том числе и автороботов. В данной работе задача синтеза решается с применением дискретно-непрерывной квазилинейной модели, которая создается на основе нелинейных дифференциальных уравнений авторобота в форме Коши. Из-за большой сложности нелинейностей уравнений авторобота соответствующая квазилинейная модель создается численным методом. Квазилинейная модель, полученная этим методом, является дискретно-непрерывной и управляемой, а ее переменные состояния доступны измерению. Дискретная система управления автороботом включает две практически независимые подсистемы управления: продольной скоростью и поворотами. Для управления скоростью применяется дискретный ПИ закон управления, а дискретная подсистема управления поворотами синтезируется методом желаемой динамики. Полученная система управления автороботом обеспечивает устойчивое движение по траектории, которая может быть задана как функция времени или как функция координат положения движущегося авторобота.
Предложенный подход может применяться для синтеза систем управления нелинейными объектами различного назначения со сложными дифференцируемыми нелинейностями. Однако задача синтеза имеет решение, если соответствующая дискретно-непрерывная квазилинейная модель объекта является управляемой, а переменные состояния доступны измерению.

Рассматривается оптимизация процесса управления беспилотным автомобилем. В настоящее время идет активная разработка и использование беспилотного транспорта. Существует практика применения беспилотных шаттлов на закрытых площадках (конференциях, форумах и пр.). Тестируется применение автомобилей с автоматизированным управлением в городских условиях и на пересеченной местности. В связи с этим важной является разработка алгоритмов управления, позволяющих решать задачи контроля автомобиля в режиме реального времени при действии возмущений и наличии препятствий. С развитием технологий и увеличением вычислительных мощностей появляется возможность использовать алгоритмы оптимального управления, которые позволяют добиться лучших результатов при выполнении терминальных условий, минимизации энергетических затрат. В данной работе показано решение задачи оптимального управления беспилотным автомобилем при наличии штрафной функции, шумов измерений и возмущений по неполным данным с использованием принципа разделения. Решена задача оптимального управления в детерминированной и стохастической постановках с использованием алгоритма с прогнозирующей моделью с функционалом обобщенной работы. Показана эффективность применения фильтра Калмана в зависимости от разной интенсивности шумов измерений и различной скорости движения автомобиля. Приведены результаты численного моделирования, показывающие возможность использования предложенного алгоритма для осуществления управления беспилотным автомобилем при различных начальных и конечных условиях. Разработанный алгоритм успешно применен для объезда движущегося объекта.

Рассматривается проблема повышения тягово-динамических свойств мобильных роботов с шагающими движителями. Анализируется взаимозависимость тяговых усилий, развиваемых движителями, и сил сопротивления движению роботов, обусловленных их взаимодействием с окружающей средой. Предлагается математическая модель, основанная на квазистатическом характере движения робота и учитывающая статическую неопределенность задачи. Статическая неопределимость обусловлена наличием движителей на каждом из бортов, причем число взаимодействующих с опорной поверхностью движителей больше двух. Особенностью решения является учет походки и расписания движения робота, характеризующих временную последовательность нахождения движителей в фазе взаимодействия с опорной поверхностью и в фазе переноса в новое положение. Походка характеризуется также и коэффициентом режима, являющегося отношением времени нахождения движителя в фазе опоры к полному времени цикла его движения. Вводится критерий оптимальности, на основе которого оценивается конструктивное совершенство движителей и места их установки на роботе. Критерий оптимальности состоит из двух показателей: максимального тягового усилия и средней силы сопротивления движению. Тяговое усилие принимается пропорциональным сумме максимальных нормальных нагрузок, действующих на каждый движитель, а силы сопротивления — пропорциональными квадратам тех же нагрузок. Проведено имитационное моделирование, доказывающее зависимость тяговых свойств и сил сопротивления движению от места установки движителей. Сравнивались две системы вертикального расположения точек подвеса движителей. Установлено, что достаточно малое изменение вертикальной координаты точки подвеса даже одного движителя оказывает заметное влияние на изменение максимальных тяговых усилий и сил сопротивления движению. Сделаны выводы о том, что за счет регулирования вертикального положения стопы движителя относительно корпуса робота можно управлять тяговыми свойствами и сопротивлением движению, а следовательно, важна точность позиционирования стопы механизма шагания движителя в процессе движения.

Исследована задача повышения точности платформенной инерциальной навигационной системы летательного аппарата в условиях отсутствия высокоточных дополнительных датчиков информации, например GPS. Предложено установить на гиростабилизированную платформу инерциальной навигационной системы датчики угловых ускорений. Использование сигналов с датчиков угловых ускорений позволило сформировать сигналы коррекции для инерциальной навигационной системы. Разработаны алгоритмы коррекции в структуре инерциальной навигационной системы и в ее выходном сигнале. Эффективность разработанных алгоритмов продемонстрирована с помощью полунатурного моделирования с инерциальной навигационной системой Ц060К.