Научно-техническая проблема синтеза системы управления группой наземных робототехнических комплексов

Научно-техническая проблема синтеза системы управления группой наземных робототехнических комплексов

Тачков Александр Анатольевич
к.т.н., Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени
Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана), НУЦ «Робототехника», отдел «Автоматизированные транспортные системы», начальник отдела, 105037, Москва, Измайловская пл. 7, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-8330-8750

Материал поступил в редакцию 15 сентября 2022 года.

Аннотация
В работе рассмотрена содержательная и формальная постановки проблемы синтеза системы управления группой наземных робототехнических комплексов (РТК). Проведена декомпозиция данной проблемы на ряд частных научных задач: задачу обоснования структуры системы управления, разработку метода определения эмерджентности системы управления и разработку метода оценки качества системы управления и эффективности её применения. Показано, что отличительными чертами данной проблемы являются: стохастический характер показателя эффективности – вероятности достижения цели операции, неопределенность условий применения группы РТК и большой размер пространства проектирования системы управления. Проблема роста пространства проектирования продемонстрирована методическим примером. Для снижения трудоёмкости анализа размера пространства проектирования автором настоящей статьи предлагается использование декомпозиционного подхода, который заключается в обосновании «опорного» (базисного) варианта структуры системы управления и начальной её декомпозиции. Новизна в реализации подхода заключается в совместном рассмотрении «метода группового управления» и принципа иерархической структуризации системы группового управления. Такой подход позволяет обоснованно получить базисные решения по структуре системы управления, что, в свою очередь, позволяет осуществлять в дальнейшем параметрический синтез систем управления и проводить сравнительную оценку решений по критерию «качество-стоимость».

Ключевые слова
Наземный робототехнический комплекс, система управления, группа роботов, системный анализ, проектирование, структурный синтез, эффективность, проклятие размерности.

DOI
10.31776/RTCJ.11107

Индекс УДК 
004.896:007.52

Библиографическое описание
Тачков А.А. Научно-техническая проблема синтеза системы управления группой наземных робототехнических комплексов / А.А. Тачков // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 11. - № 1. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2023. – С. 51-59. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Пшихопов В.Х. Групповое управление движением мобильных роботов в неопределенной среде с использованием неустойчивых режимов / В.Х. Пшихопов, М.Ю. Медведев // Труды СПИИРАН. – 2018. – Вып. 60. – С. 39-63. – DOI: 10.15622/sp.60.2 (дата обращения: 17.02.2023). – Текст:электронный.
  2. Дивеев А.И. Синтез системы управления группой роботов методом сетевого оператора / А.И. Дивеев, Е.Ю. Шмалько // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – №4. – URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=14123 (дата обращения: 03.10.2022). – Текст: электронный.
  3. Метод распределения целей в группах интеллектуальных мобильных роботов / Д.А. Белоглазов [и др.] // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2016. – Вып. 11. – Ч.3. – С. 122-133. – Текст: непосредственный.
  4. Самоорганизующиеся распределенные системы управления группами интеллектуальных роботов, построенные на основе сетевой модели / И.А. Каляев [и др.] // Управление большими системами. – 2010. – Вып. 30.1. – С. 605 – 639. – Текст: непосредственный.
  5. Многоуровневая система управления группой роботов для работы в условиях Арктики / В.И. Рубцов [и др.] // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2021. – Вып. 7. – С. 53 – 61. – DOI: 10.24412/2071-6168-2021-7-53-61 (дата обращения: 17.02.2023). – Текст: электронный.
  6. Иванов М.С. Принципы построения многоагентных робототехнических систем / М.С. Иванов, С.В. Смирнов, И.С. Черняев // V военно-научная конференция «Роботизация Вооруженных сил Российской Федерации»: сборник статей (Анапа, 29-20 июля 2020 г.). – Изд-во: ФГАУ «Военный инновационный технополис «ЭРА» (Анапа). – 2020. – С. 424 – 437. – DOI: 10.23683/2311-3103-2018-1-128-140 (дата обращения: 17.02.2023). – Текст: электронный.
  7. Родионов В.В. Унифицированная система управления робототехническими комплексами / В.В. Родионов, С.И. Филиппов, Д.А. Варабин // Известия Южного федерального университета. Технические науки. – 2018. – №. 1 (195). – С. 128-140. – Текст непосредственный.
  8. Система управления робототехническими комплексами на основе обучения с подкреплением / Ф.А. Хуссейн [и др.] // Шестой всероссийский научно-практический семинар «Беспилотные транспортные средства с элементами искусственного интеллекта»: труды (БТС-ИИ-2021, Москва, 16-19 ноября 2021 г.), М.: ООО «РАИИ». – 2021. – С. 93-102. – Текст непосредственный.
  9. Свиридов В.В. Формализованный подход к синтезу архитектуры системы адаптивного группового управления робототехническими комплексами в условиях недетерминированной динамической среды / В.В. Свиридов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2022. – № 2. – С. 78 – 87. – DOI: 10.18522/2311-3103-2022-2-78-88 (дата обращения: 17.02.2023). – Текст: электронный.
  10. Леонов А.В. Критерии оценки целесообразности и эффективность использования робототехнических комплексов военного назначения / А.В. Леонов, М.В. Тюлькин, В.В. Трущенков // Вооружение и экономика. – 2019. – № 1 (47). – С. 23 – 29. – Текст непосредственный.
  11. Умников Е.В. Методы оценки эффективности интеллектуальных систем управления в применении к имитационному моделированию робототехнических комплексов / Е.В. Умников, О.И. Атакищев, В.А. Грачев // Известия института инженерной физики, 2018, № 2(48), С. 77 – 83. – Текст непосредственный.
  12. Арепин Ю.И. Военная кибернетика: методология создания автоматизированных систем управления техническим обеспечением / Ю.И. Арепин, Р.В. Допира, А.А. Смоляков. – Тверь: ЗАО НИИ ЦПС. – 2006. – 203 с. – Текст: непосредственный.
  13. Тачков А.А. Анализ методов группового управления в робототехнических системах // III международная научно-практическая конференция «Фундаментально-прикладные проблемы безопасности, живучести, надежности, устойчивости и эффективности систем»: материалы. – Елец. – 2019. – С. 401-404. – Текст: непосредственный.
  14. Гусейнов А.Б. Методика структурно-параметрического синтеза конструктивно-компоновочного облика беспилотного летательного аппарата / А.Б. Гусейнов // Труды МАИ: [эл. журнал]. – 2011. – Вып. 49. – 15 с. – URL: https://mai.ru/upload/iblock/916/metodika-strukturno_parametricheskogo-sinteza-konstruktivno_komponovochnogo-
    oblika-bespilotnogo-letatelnogo-apparata.pdf (дата обращения: 03.10.2022). –Текст: электронный.
  15. Durand, Jean-Guillaume A methodology to achieve microscopic/macroscopic configuration tradeoffs in cooperative multi-robot systems design // A thesis of the Degree Doctor of Philosophy, Georgia Institute of Technology. – 2017. – 666 p. – Text: unmediated.
  16. Тачков А.А. Признаковое описание метода группового управления робототехническими комплексами военного назначения // VI Всероссийская научно-практическая конференция «Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления»: сборник материалов М.: ФГБНУ «Экспертно-аналитический центр». – 2021. – С. 550-553. – Текст: непосредственный.
  17. Веселов Г.Е. Современные методы синтеза систем группового управления мобильными роботами / Г.Е. Веселов, А.А. Скляров // IX Всероссийская научная конференция «Системный синтез и прикладная синергетика» (п. Нижний Архыз, Россия, 24-27 сентября 2019 г.). – С. 30-40. – DOI: 10.23683/978-5-9275-3228-5-2019-30-40 (дата обращения: 17.02.2023). – Текст: электронный.
  18. Подход к формализации тактической задачи для группы наземных робототехнических комплексов военного назначения / А.А. Максимов [и др.] // Вопросы оборонной техники. Серия 16. – 2017. – Вып. 7-8 (109-110). – С. 88 – 96. – Текст: непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)