Рассмотрена задача управления по выходу многомерным объектом в условиях текущей неопределенности параметров объекта и действия внешнего неконтролируемого возмущения. Предложено решение задачи на основе использования идентификационно-аппроксимационного подхода, также называемого подходом с использованием "упрощенных" условий адаптируемости. Он основан на применении алгоритма текущей параметрической идентификации модели объекта, неявной эталонной модели и аппроксимации динамики объекта. Последняя выполняется на двух уровнях: структурная аппроксимация, предполагающая использование достаточно простой по структуре настраиваемой модели в алгоритме идентификации, а также параметрическая аппроксимация, предполагающая "описание" модели текущими оценками параметров, не совпадающими с их точными значениями. При этом критерием точности аппроксимации для задачи синтеза управления является сходимость невязки идентификации с некоторыми достаточно простыми требованиями к оценкам параметров при управлении. Указанное положение можно трактовать как уточнение известного "принципа уверенной эквивалентности" ("certainty equivalence princ iple"), требующего асимптотически точного оценивания неизвестных параметров. Дополнительным преимуществом является скорость адаптируемости и не обязательность постоянно возбуждающего регрессора ("богатства" входного сигнала). Также определены условия субоптимальности закона управления. Указанные требования достаточно просты для практической применимости. Приведен пример компьютерного моделирования в среде MATLAB.

Рассматриваются задачи преобразования заданной нелинейной динамической системы к линейной системе (редуцированной модели) специального вида и приложения полученного результата к решению одной из задач функционального диагностирования — обнаружению дефектов. Преобразование реализуется на основе производной Ли, в результате чего получается линейная модель специального вида, не чувствительная к внешним возмущениям, обеспечивающая линейность уравнения для динамики ошибки, что важно для решения ряда практических задач. При решении задачи диагностирования используются интервальные наблюдатели, достоинством которых является возможность эффективного учета большого числа неопределенностей, возможных в исходной системе: внешних возмущений, шумов измерений, параметрических неопределенностей. Интервальный наблюдатель строится на основе полученной модели, которая с помощью производной Ли вначале ищется в идентификационной канонический форме. Затем она преобразуется к жордановой канонической форме с отрицательными собственными числами, поскольку последняя обладает свойствами, необходимыми для корректной работы интервального наблюдателя. Интервальный диагностический наблюдатель формирует две невязки так, что при отсутствии дефектов значения одной из них являются неположительными, второй — неотрицательными, т. е. если дефекты, на обнаружение которых рассчитан наблюдатель, в системе отсутствуют, то число нуль находится между этими значениями. Случай, когда нуль не попадает между этими значениями, квалифицируется как появление дефекта. Теоретические результаты иллюстрируются примером модели электропривода, где решается задача обнаружения дефекта, вызванного изменением активного сопротивления обмотки двигателя из-за его перегрева. При этом учтено, что если сопротивление меняется в допустимых пределах, это не квалифицируется как дефект. Проведенное на основе пакета MATLAB моделирование исходной системы и построенного наблюдателя подтвердило правильность принятых допущений и теоретических построений.

Рассматривается один из возможных вариантов решения проблемы мониторинга начала процесса подготовки землетрясения (ППЗ), основанный на совместном анализе сейсмоакустических и сейсмических сигналов. В целях проведения экспериментов для контроля начала ППЗ построена сеть станций, в которых для получения сейсмической и сейсмоакустической информации из глубинных пластов Земли в качестве канала связи использовались стволы законсервированных нефтяных скважин (1500...5000 м). Установлено, что при фильтрации сейсмических сигналов при применении традиционных технологий теряются информативные признаки, которые возникают в начале ППЗ. Также установлено, что по оценкам дисперсии помехи и взаимнокорреляционной функции между полезным сейсмоакустическим сигналом и ее помехой надежно регистрируется начало ППЗ. Показано, что в течение некоторого времени по тем же характеристикам сейсмических сигналов имеется возможность повторно регистрировать продолжение ППЗ. На основе указанных информативных признаков о начале ППЗ предложена гибридная интеллектуальная система, с помощью которой на основе комбинации сигналов, полученных от сейсмостанций, формируется информация, позволяющая выявить зоны очага ожидаемого землетрясения. Было установлено, что при фильтрации сейсмических сигналов в традиционных сейсмостанциях теряются информативные признаки, которые возникают в период начала ППЗ.

Управление роем роботов является одной из важнейших проблем беспилотной робототехники. В статье предлагается архитектура частично централизованной системы, позволяющей управлять роем роботов с помощью одного пульта, координируя весь рой как единую сущность. Предложенная система интегрирует внутригрупповую коммуникацию, алгоритм на основе протокола локального голосования для поддержания формации, метод преодоления разрывов соединения части роботов с пультом и алгоритм борьбы с шумами. Проведенные эксперименты демонстрируют эффективность предложенной системы даже в сложных и непредсказуемых условиях.

Для лучшего регулирования скорости вращения бесщеточных двигателей постоянного тока (БДПТ) предложен метод настройки параметров ПИД регулятора на основе метаэвристического алгоритма 3S Optimizer (3SO). БДПТ составляют достойную конкуренцию приводам переменного тока благодаря отсутствию щеток и коллектора. Электронная коммутация двигателя обеспечивает высокую скорость работы, а поведение контролируется цифровыми системами. Точность управления скоростью БДПТ имеет первостепенное значение для обеспечения эффективности работы оборудования, приборов и изделий, в которые встроен двигатель. ПИД регуляторы широко используются в промышленных приложениях благодаря своей эффективности, простоте и универсальности. Однако эмпирические стратегии настройки параметров ПИД регуляторов не всегда являются оптимальными. Для тонкой настройки предложено множество методов, основанных на метаэвристических алгоритмах, позволяющих системе управления обучаться и корректировать параметры в режиме реального времени, эффективно реагируя на изменения окружающе й среды. Метод, предложенный в настоящей работе, основан на недавно предложенном метаэвристическом алгоритме 3SO. Метод решает проблемы медленной сходимости и низкой точности, которые характерны для традиционных методов настройки ПИД регуляторов. В качестве целевой функции оптимизаци и выбран интеграл от квадрата ошибки. В качестве ограничений выбраны следующие параметры: перерегулирование, время переходного процесса и время нарастания. Ограничения включены в целевую функцию в качестве штрафов. Таким образом, задача минимизации функции с ограничениями сведена к задаче поиска минимума функции без ограничений. Программа оптимизации ПИД регулятора реализована в среде MATLAB/Simulink. Для моделирования использованы блоки двигателя БДПТ "Permanent Magnet Synchronous Machine" и блок инвертора "Universal Bridge". Проведенные эксперименты, в которых участвовали ПИД регулятор с неоптимизированными параметрами и регуляторы, оптимизированные алгоритмом 3SO и генетическим алгоритмом, показали превосходство алгоритма 3SO.

Выполнен обзор существующих научных работ, посвященных проблеме планирования работы разнородных орбитальных группировок. Актуальность планирования работы таких группировок обусловлена рядом факторов, связанных с быстрым развитием космических технологий и увеличением числа спутников на орбите. Современные орбитальные группировки состоят из космических аппаратов разных типов, предназначенных для выполнения разнообразных задач: дистанционного зондирования Земли, связи, навигации и других. Эти спутники могут принадлежать разным операторам и иметь различные технические характеристики, что делает процесс их эффективного использования крайне сложным и трудоемким. Кроме того, планирование работы разнородных группировок актуально в контексте растущего числа коммерческих и государственных спутников, что создает высокую конкуренцию за ресурсы космического пространства. Рациональное планирование позволяет минимизировать затраты, улучшить качество предоставляемых услуг и повысить безопасность эксплуатации космических аппаратов.

В связи с этим в последнее время стремительно растет число методов планирования работы орбитальных группировок космических аппаратов, которые могут эффективно учитывать их разнородность и обеспечивать скоординированную работу.

Данная работа продолжает ранее выполненный обзор публикаций, вышедших до 2019 г., и фокусируется на развитии методов за последние пять лет, с 2019 по 2024 г. Дается постановка задачи создания цифровой платформы, которой в управление передаются орбитальные группировки разных производителей для выполнения заявок от потребителей. Проводится анализ существующих подходов к планированию группировок космических аппаратов и показываются их преимущества и недостатки, а также даются оценки возможности их реализации на практике для решения поставленной задачи. На основе результатов проведенного анализа обосновываются выводы о необходимости разработки нового подхода к планированию работы орбитальных группировок. Представлены предложения для дальнейших исследований и методов и средств планирования при разработке космических аппаратов.