Предлагается новый метод синтеза дискретных и гибридных систем управления нелинейными объектами с дифференцируемыми нелинейностями. Повышающиеся требования к качеству процессов управления и широкое распространение средств вычислительной техники обусловливают широкие возможности синтеза и реализации цифровых систем управления. Однако для решения этой задачи необходимы дискретные модели объектов управления. В случае линейных объектов такие модели создаются на основе z-преобразования, формул Эйлера или Тастина. В случае нелинейных объектов эти преобразования неприменимы, поэтому к настоящему времени разработано большое число приближенных методов дискретизации. Наибольшее распространение имеют преобразования Эйлера и Рунге—Кутты, но они приводят к удовлетворительным результатам лишь при очень малых периодах дискретизации. В случае систем автоматического управления это требует применения цифровых средств автоматизации с очень высоким быстродействием, что часто экономически нецелесообразно. Методы дискретизации с большим периодом чаще всего разрабатывались на базе разложения в ряды правых частей дифференциальных уравнений, преобразованных по Эйлеру. Здесь возникает, во-первых, проблема выбора необходимого числа членов ряда, подлежащих удержанию, а во-вторых, уже при третьем—четвертом порядке объекта расчетные соотношения оказываются чрезвычайно сложными.
Предлагаемый ниже метод отличается тем, что дискретизируются не уравнения нелинейных объектов в форме Коши, а соответствующие квазилинейные модели. При этом используется модифицированный метод трапеций, причем целью дискретизации является не наиболее точная аппроксимация исходных непрерывных уравнений объекта, а устойчивость замкнутой нелинейной системы управления при достаточно большом периоде дискретизации. Эта система синтезируется с применением алгебраического полиномиально-матричного метода синтеза нелинейных систем управления. В результате образуется гибридная нелинейная система с достаточно простыми алгебраическими расчетными выражениями. Предложенный подход позволяет создавать системы управления нелинейными непрерывными объектами с применением обычных вычислительных средств автоматизации. 

Рассматривается характеристический полином системы автоматического управления с интервально-неопределенными параметрами, приведенный к интервальному виду (полином с интервальными коэффициентами). В один из коэффициентов входит настраиваемый параметр, который должен обеспечивать максимум минимальной степени устойчивости полинома при наихудшем сочетании его интервальных коэффициентов. Для определения значения этого параметра предлагается решить максиминную задачу на основе критерия максимальной робастной степени устойчивости. При этом целесообразно использовать свойство унимодальности степени устойчивости полинома по его коэффициентам, а также свойство вершин многогранника коэффициентов определять робастную степень устойчивости полинома. Решение поставленной задачи на основе указанного критерия предусматривает анализ вершинных критических корневых диаграмм. Они в отличие от обычных критических корневых диаграмм представляют собой расположенные на одной вертикальной прямой полюса, которые являются образами разных вершин многогранника коэффициентов. Для получения таких диаграмм следует среди вершин многогранника выбрать все возможные прообразы критических полюсов. Сделать это возможно на основе формирования и решения двойных интервальных угловых неравенств и угловых уравнений теории корневого годографа. При этом условием выбора указанных вершин является определение критическими полюсами робастной степени устойчивости полинома.
Из полученных для каждого критического полюса наборов вершин-кандидатов на робастную степень устойчивости составляются проверочные пары. Для всех проверочных пар вершин каждой критической корневой диаграммы формируются соответствующие пары вершинных характеристических полиномов. Для каждой из них составляется система четырех уравнений приравниванием к нулю вещественных и мнимых частей полиномов. В результате ее решения находится общая для пары полиномов степень устойчивости и соответствующее значение настраиваемого параметра. Из решений систем уравнений для всех пар полиномов выбирается значение максимальной робастной степени устойчивости интервального полинома и обеспечивающее ее значение настраиваемого параметра.
Приводится числовой пример синтеза системы максимальной робастной степени устойчивости.

Рассматривается задача построения виртуальных датчиков для нелинейных динамических систем с негладкими нелинейностями, описываемых моделями с непрерывным временем, в целях замены отказавших физических датчиков. Основное назначение виртуальных датчиков — нахождение оценки неизмеряемых фазовых переменных рассматриваемой системы для получения дополнительной информации о системе в целях эффективного управления ею и реализации процесса функционального диагностирования. Кроме того, виртуальные датчики могут быть использованы для замены отказавших физических датчиков. Методы построения виртуальных датчиков, предназначенных для решения этой задачи, отличаются от стандартной процедуры тем, что информация о показаниях отказавшего физического датчика не должна использоваться при синтезе виртуального датчика, заменяющего отказавший физический датчик. Предполагается, что для решения поставленной задачи система оснащена средствами диагностирования, позволяющими в определенный момент времени зафиксировать отказ какого-либо физического датчика. Для каждого такого датчика строится свой виртуальный датчик, вырабатывающий оценку, заменяющую показания отказавшего датчика. Для решения задачи используется логико-динамический подход, характерный тем, что он не гарантирует достижения оптимального решения задачи в смысле размерности получаемых в результате решения датчиков, но оперирует только линейными методами даже для систем с недифференцируемыми нелинейностями. Логико-динамический подход реализуется в несколько этапов. На первом из них из системы удаляется нелинейный член и строится линейная модель, далее проверяется возможность замены отказавшего физического датчика виртуальным и возможность введения в эту модель преобразованной нелинейной составляющей. На последнем этапе обеспечивается устойчивость датчика. Виртуальный датчик может быть реализован в одной из канонических форм — идентификационной или жордановой. Достоинством идентификационной канонической формы является регулярная процедура построения датчика на ее основе, достоинство жордановой формы — возможность получения более простого решения. Приведены соотношения, позволяющие построить виртуальный датчик как в идентификационной, так и жордановой формах.

Для выполнения практических задач, стоящих перед современной робототехникой, требуется разработка подходов к захвату незнакомых объектов, поскольку в условиях реального мира робот сталкивается с большим их разнообразием. Подходы, подразумевающие наличие полной информации об объектах рабочей области (3D-модель, массогабаритные характеристики), не практичны и могут быть использованы только в контролируемых условиях, таких как работа на конвейере c типовыми деталями. Поэтому научное сообщество и ряд отраслей промышленности заинтересованы в исследовании методов, повышающих способность робота адаптироваться к новым, незнакомым условиям.
В данной статье приводится подборка основных направлений в задачах визуального анализа сцены и захвата неизвестных объектов манипуляционным роботом. Рассмотрены отличия существующих подходов по различным критериям, преимущества и недостатки имеющихся решений. Статья может быть полезна для ознакомления с предметной областью.

Рассматривается актуальная задача разработки бионических роботов, в частности роботов на четырех ногах. Преимуществами такого класса роботов является способность к передвижению по неровной местности, осуществлению разведывательной, спасательной и другой опасной работы, при выполнении которой они могли бы заменить человека. Приведен обзор существующих наиболее известных и функциональных бионических роботов на четырех ногах, описаны их сильные и слабые стороны, особенности движения и применения. Выделена основная проблематика в разработке таких устройств и систем управления ими. В качестве объекта бионики исследуется реализация системы управления скелетными структурами семейства млекопитающих кошачьи (или фелиды). Приводится информация о проведенной научно-исследовательской работе и опытно-конструкторской разработке интерактивного бионического робота класса фелидов. Рассмотрены особенности аппаратной и программной реализации робота, приведены схематичные и реальные изображения конструкции. Главной отличительной особенностью разработанного робота является наличие специальной операционной памяти для межуровневого взаимодействия. Подробно освещается применение микрокомпьютерного устройства с блоком нейронной обработки для решения задачи технического зрения. Приводятся результаты тестирования машинного зрения с применением нейронной сети Yolo3 в режиме потокового видео. Средняя точность распознавания открытого лица в результате проведенных тестов составила 95 %. При различных степенях окклюзии средняя оценка составила 80 %, также были выявлены варианты окклюзии, при которых нейронная сеть не смогла распознать лица. Делается акцент на том, что разработанный робот в своем составе имеет аппаратную составляющую из бюджетной и доступной элементной базы и, таким образом, предлагает более дешевую альтернативу более дорогим роботам данного класса, сохраняя при этом большинство функций. В заключении статьи обсуждаются преимущества и недостатки предлагаемого робота и возможность его применения в жизнедеятельности человека, в том числе при решения различных практических задач.

Рассмотрен новый подход к обработке спутниковых навигационных измерений для высокоточного позиционирования подвижных объектов, движущихся по заранее известным (программным) траекториям. Существующие методы обработки спутниковой информации, использующие метод наименьших квадратов или его различные модификации, обеспечивают требуемую точность позиционирования в основном только для стационарных объектов. Вместе с тем, для оценки состояния высокодинамичных объектов, с учетом зашумления спутниковых измерений, весьма эффективным является применение современных методов теории стохастической фильтрации, учитывающих и неравномерность движения транспортного объекта, и ошибки при обработке измерений. В основу рассматриваемого подхода положено использование указанных методов нелинейной стохастической фильтрации. Повышение точности позиционирования подвижного объекта предлагается достичь за счет применения электронных карт. Использование цифровой модели пути обеспечивает возможность аппроксимации с заданной точностью априорной (программной) траектории подвижного объекта набором траекторных интервалов-ортодромий. Данные интервалы позволяют установить аналитическую зависимость от навигационных параметров, что обеспечивает высокую точность позиционирования и существенное сокращение вычислительных затрат. Комплексирование информации электронных карт и алгоритмов стохастической фильтрации для динамической обработки спутниковых измерений позволило резко сократить вычислительные затраты при оценке текущих координат подвижного объекта при одновременном существенном повышении точности позиционирования по сравнению с традиционными методами обработки спутниковых сообщений. Эффективность предложенного метода проиллюстрирована численным примером.