Рассматривается задача оценивания значений известной линейной функции от компонент вектора состояния заданной нелинейной системы с внешними возмущениями, шумами измерений и параметрическими неопределенностями с помощью интервальных наблюдателей. Решение задачи базируется на редуцированной  (имеющей меньшую размерность) модели исходной системы, оценивающей заданную линейную функцию. Интервальный наблюдатель строится на основе полученной модели, которая ищется в жордановой канонической форме с отрицательными собственными числами, поскольку последняя обладает свойствами, необходимыми для корректной работы интервального наблюдателя, а именно: она устойчива, и ее внедиагональные элементы неотрицательны. Задача решается поэтапно. Вначале из исходной нелинейной системы удаляются нелинейные составляющие, и строится линейная редуцированная модель, оценивающая заданную линейную функцию и нечувствительная к возмущениям. Затем она преобразуется в интервальный наблюдатель, учитывающий параметрические неопределенности в матрице динамики системы, и приводится доказательство корректности работы этого наблюдателя. Полученное решение затем дополняется слагаемыми, учитывающими параметрические неопределенности в приводах, а  далее  корректируется за счет учета внешних возмущений и шумов измерений. Для построения нелинейного интервального наблюдателя ранее удаленные нелинейные составляющие преобразуются, добавляются в построенный линейный наблюдатель, и доказывается корректность работы нелинейного наблюдателя. Полученное интервальное решение можно сравнить с доверительным интервалом в математической статистике.  Теоретические  результаты  иллюстрируются  примером  модели  известной трехтанковой системы, где решается задача интервального оценивания неизмеряемой компоненты вектора состояния системы. Проведенное на основе пакета MATLAB моделирование исходной системы  и  построенного  наблюдателя подтвердило правильность принятых допущений и теоретических построений.

Методология управления скользящим режимом — это эффективный метод, обеспечивающий высокие динамические характеристики, точность и надежность при решении разнообразных нелинейных задач управления, связанных с внешними возмущениями. Предлагается метод скользящего режима для обеспечения надежной устойчивости неопределенных систем с запаздывающей обратной связью на основе линейной компенсации и алгоритма суперкрутки. Цель данной работы заключается в построении робастной системы управления для неопределенных систем с временной задержкой и неизвестными возмущениями. Предиктор используется для компенсации задержки на управляющем входе, а алгоритм суперкрутки используется для известных возмущений и неопределенностей модели. Компенсационное управление предназначено для уменьшения ошибок управления из-за изменения динамических характеристик и неизвестных возмущений. Принцип линейной компенсации, предложенный в статье, сформулирован в виде уравнения с условиями производительности, а не неравенств, как в методах Ляпунова, и сходимость процесса компенсации гарантируется теорией линейного управления. Результаты моделирования   показывают эффективность предложенного метода. Результаты моделирования демонстрируют, что прогнозирующее управление в скользящем режиме для неопределенных систем с задержками на основе линейной компенсации является высокоэффективным.

Рассматривается конструкция токонепроводящего механизированного перфорированного экрана, в котором предусмотрены вертикальные отверстия, вдоль которых двигаются шторки, соединенные тросами с шаговыми двигателями. Поставлена и решена задача оптимизации: для заданных формы и размеров детали найти тип шторок для каждого отверстия и координаты расположения краев шторок, при которых критерий неравномерности гальванического покрытия достигает минимума. Предложена двухуровневая структура  системы  автоматизированного  управления  механизированным перфорированным экраном. Верхний уровень включает ЭВМ, на которой осуществляется поиск оптимальной конфигурации отверстий в экране. Нижний уровень включает контроллер, который, получив информацию от ЭВМ верхнего уровня, управляет шаговыми двигателями через драйверы. Описано математическое и программное обеспечение системы управления. Для расчета толщины покрытия используется закон Фарадея; для определения плотности тока в любой точке гальванической ванны используется закон Ома в дифференциальной форме; для нахождения распределения потенциала в объеме электролита используется дифференциальное уравнение Лапласа с нелинейными краевыми условиями 3-го рода. Центральным уравнением математической модели является уравнение Лапласа, которое решается сочетанием методов расщепления и релаксации с прогонкой по строке. Приведен пример решения задачи  оптимизации  для  детали  сложной формы. Использование разработанного устройства и системы управления существенно снижает затраты на получение гальванического покрытия с заданной неравномерностью ввиду его универсальности, поскольку  отсутствует  необходимость в изготовлении экранов для каждой покрываемой детали, отличающейся формой и размерами.

Рассматривается актуальная задача разработки алгоритмов для автоматического управления движением мобильного робота (МР) в статической среде с препятствиями. Основная цель заключается в обеспечении безопасной и эффективной навигации робота к заданной конечной точке при одновременном уклонении от столкновений с объектами неизвестной конфигурации. Проводится сравнительный анализ двух ключевых подходов к локальной навигации: метода, основанного на конечных автоматах, который характеризуется  дискретным переключением между состояниями "движение к цели" и "объезд препятствия", и метода на основе нечеткой логики, который позволяет реализовать более плавные переходы и адаптивное управление в условиях неопределенности сенсорных данных. Предлагается  оригинальная структура логико-динамической системы автоматического управления (ЛДСАУ), построенная на  принципах нечеткой логики. Эта система включает три специализированных нечетких регулятора (НР): регулятор для объезда препятствий, использующий показания трех датчиков типа лидар (правый, левый, центральный); регулятор для движения к цели, оперирующий угловым отклонением робота от направления на цель; групповой нечеткий регулятор-координатор. Задача  координатора — динамически  взвешивать и комбинировать управляющие воздействия от первых двух регуляторов, отдавая приоритет объезду при близком обнаружении препятствий. Эффективность предложенной ЛДСАУ была исследована посредством компьютерного моделирования в среде MATLAB Simulink с использованием инструментария Mobile Robotics Simulation Toolbox. Движение робота с дифференциальным приводом симулировалось в средах с различными типами статических препятствий. Результаты сравнивались с базовой  моделью, имитирующей работу конечного автомата, по критериям длины траектории, времени достижения цели, средней скорости и интегральной целевой функции. Моделирование показало, что  ЛДСАУ  обеспечивает более плавное изменение угловых скоростей колес, сокращает число резких переключений режимов и повышает общую эффективность управления на 2,2 % по сравнению с автоматным подходом, демонстрируя перспективность для практического применения.

Обсуждается применение нелинейного программирования для  решения задачи оценивания максимальной дальности полета летательного аппарата. Преимуществом данного подхода является то, что он позволяет поставить задачу в достаточно общем виде, используя только основные аэродинамические характеристики летательного аппарата, например, не требуя определения закона наведения, за счет чего удается получить верхнюю границу оценок. Максимальная дальность полета определяется в результате поиска оптимального управления. Чтобы его найти, управляющий сигнал сначала представляется в виде своего разложения по векторам некоторого базиса. Нахождение коэффициентов разложения, выполняемое методами параметрической идентификации, является задачей однокритериальной многопараметрической оптимизации, которая может быть решена численно. В статье в качестве базиса для приближения управлений используются кубические  эрмитовы сплайны. Их особенность заключается в том, что они не требуют непрерывности второй производной в узлах  плайна,  поэтому могут применяться для аппроксимации более широкого класса сигналов. С этим связан и их основной недостаток: они задаются большим  числом параметров, чем классический интерполяционный кубический сплайн. В работе принимается естественный целевой функционал в рассматриваемой задаче, максимальная дальность. Оптимизация параметров  управления  выполняется методом нулевого порядка. Для этого используется  одна из распространенных разновидностей популяционных  алгоритмов — рой частиц. Такой выбор обеспечивает работу  с  вектором параметров значительной размерности. Приводятся результаты, показывающие устойчивость полученных решений к варьированию значений параметров сплайнов и граничных условий. Проводится сравнение оценок дальности, полученных с помощью нелинейного программирования, с другим подходом, когда структура закона наведения задается в явном  виде,  а  оптимизации  подлежат  только значения его параметров. Проведенные эксперименты показали, что при фиксированной структуре закона наведения максимальная дальность получается несколько ниже, вероятно, вследствие введения дополнительных  ограничений. Кроме того, в рамках нелинейного программирования рассматривается поиск управлений в более широком классе сигналов, которые могут быть получены с применением искусственной нейронной сети. Показано, что использование нейронных сетей в  данной  задаче не предоставляет существенных преимуществ по сравнению  с  кубическими  сплайнами, хотя требует идентификации заметно большего числа параметров.

Обсуждается синтез законов управления переориентацией малоразмерного космического аппарата нанокласса стандарта кубсат в случае высокого снижения эффективности исполнительных устройств. Под высоким снижением эффективности (деградацией) исполнительных устройств понимается  ситуация, при которой значение управляющего момента, создаваемого исполнительным устройством, становится равной 5% от максимального значения в штатном случае функционирования. При описании углового движения малоразмерного космического аппарата учитываются гравитационный, аэродинамический и возмущающий моменты. Задача переориентации малоразмерного космического аппарата решается для случая деградации двух каналов управления с использованием скользящего режима. Для синтеза законов управления используется оригинальная нелинейная скользящая поверхность. В процессе решения задачи были получены квазиадаптивный и адаптивный законы управления, сравнение которых проводится с использованием математического моделирования. Под квазиадаптивным законом управления понимается закон, в котором коэффициенты скользящей поверхности постоянны, но зависят от начальной угловой скорости. Под  адаптивным законом управления понимается закон, в котором коэффициенты скользящей поверхности изменяются согласно заданным дифференциальным уравнениям. Для настройки двух коэффициентов скользящей поверхности предложена и реализована идея использовать экспериментально полученную зависимость между двумя коэффициентами скользящей поверхности и начальной угловой скорости. По результатам численного моделирования можно сделать вывод, что адаптивный закон обеспечивает меньшее, по сравнению с квазиадаптивным законом, время решения задачи. Квазиадаптивный закон проще в реализации, поскольку не требует адаптации коэффициентов.