Мехатроника, Автоматизация, Управление 2008 №2

Подождите немного. Документ загружается.

СОДЕРЖАНИЕ

По матеpиалам

Втоpой Всеpоссийской научнопpактической конфеpенции

"Пеpспективные системы и задачи упpавления"

Алфимов С. М. Пеpспективные напpавления pазвития базовых военных техноло

гий в области создания систем упpавления и обpаботки инфоpмации . . . . . . . 2

Макаpов И. М., Лохин В. М., Манько С. В., Pоманов М. П. Интеллектуальные

системы упpавления автономными мобильными объектами . . . . . . . . . . . . . 6

Соколов В. Б., Теpяев Е. Д. Беспилотные летательные аппаpаты: некотоpые во

пpосы pазвития и пpименения (обзор по материалам публикаций в Интернете) . . . 12

Бpажник В. М., Геpасимов Г. И. Pазвитие интегpиpованных комплексов боpтового

обоpудования самолетов нового поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Пешехонов В. Г., Несенюк Л. П., Гpязин Д. Г., Евстифеев М. И., Некpасов Я. А.,

Аксёненко В. Д. Микpомеханический гиpоскоп, pазpабатываемый в ЦНИИ

"Электpопpибоp" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Каляев И. А., Шеpемет И. А. Военная pобототехника: выбоp пути. . . . . . . . . . . 32

Пшихопов В. Х. Оpганизация pепеллеpов пpи движении мобильных pоботов в сpе

де с пpепятствиями. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Евсеев А. А., Носков В. П., Платонов А. К. Фоpмиpование электpонной каpты пpи

автономном движении в индустpиальной сpеде . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Кpасильникъянц Е. В., Буpков А. П., Иванков В. А. Пpименение контpоллеpов

движения для систем упpавления электpомеханическими объектами . . . . . . . . 45

Упpавляющие и инфоpмационноизмеpительные системы

летательных аппаpатов

Александpов А. А., Кабанов С. А. Оптимизация посадки беcпилотного летательно

го аппарата с учетом огpаничений на упpавление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Бpонников А. М. Фоpмализованный синтез нелинейных законов упpавления сис

тем улучшения устойчивости и упpавляемости летательных аппаpатов . . . . . . . 55

Заведеев А. И., Аpхипов P. А. Возможные подходы к постpоению пеpспективных

систем упpавления оpиентацией космических аппаpатов с помощью гиpосило

вых устpойств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Соколов С. В., Щеpбань И. В., Куликов Ю. А. Pешение задачи упpавления наве

дением подвижного объекта на цель с апpиоpно неопpеделенным подвижным

центpом на основе оптимального оценивания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Митpофанов Д. Г., Слатин В. В., Гpибков В. Ф., Овчинникова Т. В. Сpавнение

методов получения pадиолокационных изобpажений с использованием синтези

pования апеpтуpы боpтовой антенны PЛС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Редакционный совет:

МАКАРОВ И. М.

МАТВЕЕНКО А. М.

СОЛОМЕНЦЕВ Ю. М.

ФЕДОРОВ И. Б.

Главный pедактоp:

ТЕРЯЕВ Е. Д.

Заместители гл. pедактоpа:

ПОДУРАЕВ Ю. В.

ПУТОВ В. В.

ЮЩЕНКО А. С.

Ответственный секретарь:

ПЕТРИН К. В.

Pедакционная коллегия:

АЛЕКСАНДРОВ В. В.

АНТОНОВ Б. И.

АРШАНСКИЙ М. М.

БОГАЧЕВ Ю. П.

БУКОВ В. Н.

ВОСТРИКОВ А. С.

ГРАДЕЦКИЙ В. Г.

ГОЛУБЯТНИКОВ И. В.

ИВЧЕНКО В. Д.

ИЛЬЯСОВ Б. Г.

КАЛЯЕВ И. А.

КОЛОСОВ О. С.

КОРОСТЕЛЕВ В. Ф.

КРАСНЕВСКИЙ Л. Г.

КУЗЬМИН Н. Н.

ЛЕБЕДЕВ Г. Н.

ЛЁВИН Б. А.

ЛОХИН В. М.

НОРЕНКОВ И. П.

ПАВЛОВСКИЙ В. Е.

РАПОПОРТ Э. Я.

РАССАДКИН Ю. И.

РАЧКОВ М. Ю.

РЕЗЧИКОВ А. Ф.

СЕБРЯКОВ Г. Г.

СИГОВ А. С.

СИРОТКИН О. С.

СОЙФЕР В. А.

ТИМОФЕЕВ А. В.

ФИЛАРЕТОВ В. Ф.

ФИЛИМОНОВ Н. Б.

ФУРСОВ В. А.

ЮРЕВИЧ Е. И.

ЮСУПОВ Р. М.

Pедакция:

БЕЗМЕНОВА М. Ю.

ГPИГОPИН-PЯБОВА Е. В.

ЛЫСЕНКО А. В.

ЧУГУНОВА А. В.

Аннотации статей размещены на сайте журнала по адресу http://www.informi-

ka.ru/text/magaz/it/ или http://novtex.ru/IT

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И ПРИКЛАДНОЙ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

№ 2(83)

2008

февраль

Журнал входит в Перечень периодических изданий, рекомендованных ВАК РФ для

публикации основных результатов диссертаций на соискание степени доктора наук

2 Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008

УДК 681.518

С. М. Алфимов, начальник Упpавления pазвития

базовых военных технологий

и специальных пpоектов, генеpаллейтенант

Пеpспективные напpавления

pазвития базовых военных

технологий в области создания

систем упpавления и обpаботки

инфоpмации

Введение

В ìаpте 2006 ãоäа Таãанpоãскиì ãосуäаpствен-

ныì pаäиотехни÷ескиì унивеpситетоì пpи поä-

äеpжке Минобоpоны Pоссии, Минобpнауки Pос-

сии, МЧС Pоссии и PАН в п. Доìбай быëа пpове-

äена пеpвая Всеpоссийская нау÷но-пpакти÷еская

конфеpенöия "Пеpспективные систеìы и заäа÷и

упpавëения".

Конфеpенöия позвоëиëа выäеëитü кëþ÷евые

напpавëения pазвития систеì упpавëения и обpа-

ботки инфоpìаöии как спеöиаëüноãо, так и ãpаж-

äанскоãо назна÷ения, опpеäеëитü кpити÷еские тех-

ноëоãии в обëасти их созäания.

Новые поäхоäы к созäаниþ систеì упpавëения

и обpаботки инфоpìаöии, пpеäëоженные у÷астни-

каìи конфеpенöии, сеãоäня pеаëизуþтся пpи вы-

поëнении Госуäаpственной пpоãpаììы вооpуже-

ния на 2007—2015 ãоäы, коìпëексных öеëевых

пpоãpаìì в обëасти pазвития базовых военных тех-

ноëоãий, а также пpи выпоëнении pяäа военных и

спеöиаëüных НИОКP в обëасти pоботизаöии и ав-

тоìатизаöии вооpужений и военной техники

(ВВТ), созäания высокото÷ноãо оpужия, автоìати-

зиpованных систеì упpавëения войскаìи и оpужи-

еì pазëи÷ных виäов и pоäов войск Вооpуженных

сиë Pоссийской Феäеpаöии.

Успеøное пpовеäение конфеpенöии, нау÷ная

соäеpжатеëüностü и пpакти÷еская зна÷иìостü об-

сужäавøихся вопpосов, высокий уpовенü ее оpãа-

низаöии пpоäеìонстpиpоваëи необхоäиìостü пpо-

äоëжения поëновесноãо äиаëоãа и укpепëения ко-

оpäинаöионных связей ìежäу у÷еныìи, заказ÷и-

каìи, pазpабот÷икаìи и потpебитеëяìи pазpаба-

тываеìых систеì упpавëения.

Основные напpавления pазвития базовых

военных технологий

В соответствии с пpоãpаììой конфеpенöии в

хоäе ее пpовеäения пpеäставëены совpеìенные

оте÷ественные äостижения и pезуëüтаты новых

фунäаìентаëüных, поисковых и пpикëаäных ис-

сëеäований в обëастях:

 совpеìенной теоpии и пpинöипов постpоения

систеì упpавëения и обpаботки инфоpìаöии;

 ìоäеëиpования сëожных систеì;

 öифpовой обpаботки и защиты инфоpìаöии;

 автоìатизиpованных систеì упpавëения;

 интеëëектуаëüных систеì пëаниpования пеpе-

ìещений и упpавëения äвижениеì;

 техноëоãий и техни÷еских сpеäств pобототех-

ники;

 сенсоpов, äат÷иков и заäа÷ навиãаöии;

 ìикpосистеìотехники и по pяäу äpуãих напpав-

ëений.

В тоì ÷исëе пpеäставëены pезуëüтаты пpикëаä-

ных НИОКP по созäаниþ систеì и коìпëексов

äëя pеøения военных и спеöиаëüных заäа÷, боpü-

бы с теppоpизìоì и ëиквиäаöии посëеäствий ÷pез-

вы÷айных ситуаöий.

Основныìи фактоpаìи, обусëовëиваþщиìи

необхоäиìостü pазвития систеì упpавëения и, в

пеpвуþ о÷еpеäü, систеì военноãо назна÷ения, яв-

ëяþтся:

 возpастаþщие потpебности в повыøении уpов-

ня автоìатизаöии пеpспективноãо вооpужения,

обусëовëенные небëаãопpиятныì вëияниеì ÷е-

ëове÷ескоãо фактоpа в pеаëüных боевых усëови-

ях за с÷ет стpессовых ситуаöий;

 неäостато÷ный уpовенü поäãотовки ëи÷ноãо со-

става;

 невозìожностü опеpативной обpаботки боевы-

ìи pас÷етаìи (экипажаìи) боëüøих объеìов

инфоpìаöии;

 äефиöит вpеìени на испоëнение äействий, оã-

pани÷енных физиоëоãи÷ескиìи возìожностя-

ìи ÷еëовека;

Pассматpиваются напpавления pазвития науки и тех-

ники в области фундаментальных и пpикладных исследо-

ваний, связанных с pазpаботкой, внедpением и эксплуата-

цией пеpспективных систем упpавления. Фоpмулиpуются

основные напpавления и тpебования к базовым технологи-

ям в области создания интеллектуальных pобототехниче-

ских систем pазличного назначения.

По матеpиалам

Втоpой Всеpоссийской научнопpактической

конфеpенции "Пеpспективные системы

и задачи упpавления"

Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008 3

Алфимов С. М.



Пеpспективные напpавления pазвития базовых военных технологий в области создания систем упpавления

 наëи÷ие pяäа военных заäа÷, pеøение котоpых

с испоëüзованиеì существуþщей и тpаäиöион-

ной техники сопpяжено со зна÷итеëüныì pис-

коì äëя жизни и зäоpовüя ëи÷ноãо состава, ëибо

со зна÷итеëüныìи затpатаìи.

Совpеìенные автоìатизиpованные систеìы

упpавëения созäаþтся на основе инфоpìаöионных

защищенных коìпüþтеpных техноëоãий, пониìа-

ния пpеäìетной обëасти автоìатизаöии, собëþäе-

ния основных пpинöипов постpоения сëожных

иеpаpхи÷еских систеì упpавëения — систеìности,

совìестиìости, станäаpтизаöии и унификаöии,

устой÷ивости функöиониpования, возìожности

непpеpывноãо pазвития и совеpøенствования.

Созäание пеpспективноãо вооpужения связано с

повыøениеì то÷ности, быстpоäействия, инваpи-

антности и стойкости к внеøниì возäействияì сис-

теì упpавëения, а также с pеаëизаöией хаpактеpи-

стик, пpисущих новоìу покоëениþ систеì упpавëе-

ния, таких как аäаптивностü и автоноìностü.

Анаëиз тенäенöий pазвития сpеäств и ìетоäов

вооpуженной боpüбы, упpавëения войскаìи и оpу-

жиеì убеäитеëüно свиäетеëüствует о необхоäиìо-

сти пpивëе÷ения пpинöипиаëüно новых поäхоäов,

позвоëяþщих существенно повыситü тактико-тех-

ни÷еские хаpактеpистики и функöионаëüные воз-

ìожности новых обpазöов ВВТ, обеспе÷итü эф-

фективностü их пpиìенения.

Созäание пеpспективных систеì упpавëения воен-

ноãо назна÷ения, аппаpатно оpиентиpованных äëя pа-

боты в усëовиях непоëноты иëи не÷еткости исхоäной

инфоpìаöии, неопpеäеëенности внеøних возäейст-

вий и сpеäы функöиониpования, тpебует пpивëе÷ения

нетpивиаëüных поäхоäов к упpавëениþ и испоëüзова-

ниþ техноëоãий искусственноãо интеëëекта.

О÷евиäно, ÷то пpи наëи÷ии pазëи÷ноãо pоäа не-

опpеäеëенностей высокий уpовенü автоноìности,

аäаптивности и наäежности систеì упpавëения

äоëжен обеспе÷иватüся за с÷ет повыøения их ин-

теëëектуаëüных возìожностей.

Такие систеìы, называеìые интеëëектуаëüны-

ìи систеìаìи упpавëения, на наø взãëяä, обpазу-

þт совеpøенно новый кëасс систеì, äëя котоpоãо

не тоëüко пpинöипы постpоения, ìетоäы анаëиза

и синтеза нахоäятся в стаäии pазвития, но и основ-

ные понятия и опpеäеëения нужäаþтся в тщатеëü-

ной ìетоäи÷еской пpоpаботке.

Обеспе÷ение pазвитых возìожностей по анаëи-

зу и pаспознаваниþ обстановки, фоpìиpованиþ

стpатеãии öеëесообpазноãо повеäения объекта

упpавëения, пëаниpованиþ посëеäоватеëüности

еãо äействий, уäовëетвоpяþщих заäанныì показа-

теëяì ка÷ества, обусëовëивает необхоäиìостü

иеpаpхи÷еской оpãанизаöии интеëëектуаëüной

систеìы упpавëения.

Пpи этоì ãëавныì кpитеpиеì выбоpа äоëжно сëу-

житü тpебуеìое ка÷ество функöиониpования систеìы

упpавëения в усëовиях неопpеäеëенности пpи сëу÷ай-

ноì хаpактеpе внеøних возäействий, к котоpыì ìож-

но отнести непpеäусìотpенное изìенение фоноöеëе-

вой обстановки, собственных экспëуатаöионных ха-

pактеpистик объекта упpавëения и паpаìетpов сpеäы.

В посëеäние ãоäы за pубежоì существенно по-

высиëся интеpес к иссëеäованиþ пpикëаäных ин-

теëëектуаëüных упpавëяþщих систеì, их pазpаботке

и внеäpениþ в пpоìыøëеннуþ и военнуþ сфеpы.

Стpеìитеëüно pастет ÷исëо пубëикаöий на эту теìу.

Сеãоäня уже ìожно ãовоpитü о становëении но-

воãо нау÷ноãо напpавëения — теоpии интеëëекту-

аëüноãо упpавëения.

Теì не ìенее, несìотpя на явный pост ÷исëа

пубëикаöий, освещаþщих теоpети÷еские и пpи-

кëаäные аспекты новоãо нау÷ноãо напpавëения, в

обëасти интеëëектуаëüноãо упpавëения не все во-

пpосы еще pеøены. Нет устоявøейся теpìиноëо-

ãии и оäнозна÷ноãо пониìания существа пpоöес-

сов, пpотекаþщих в поäобных систеìах, в пpоöес-

се становëения нахоäится саìа ìетоäоëоãия пpо-

ектиpования таких систеì.

В Pоссии фунäаìентаëüные и пpикëаäные pа-

боты по созäаниþ интеëëектуаëüных систеì упpав-

ëения активно пpовоäятся во ìноãих оpãанизаöиях,

в тоì ÷исëе в Вы÷исëитеëüноì öентpе PАН, Ин-

ституте пpикëаäной ìеханики PАН, Московскоì

энеpãети÷ескоì институте, Московскоì авиаöион-

ноì институте, Московскоì институте pаäиотехни-

ки, эëектpоники и автоìатики, Московскоì инсти-

уте эëектpонной техники, Московскоì ãосуäаpст-

венноì техни÷ескоì унивеpситете иì. Н. Э. Бауìана,

Техноëоãи÷ескиì институте Южноãо феäеpаëüно-

ãо унивеpситета в ã. Таãанpоãе.

Шиpокое пpиìенение интеëëектуаëüные систе-

ìы упpавëения нахоäят в pаботах по pоботизаöии

ВВТ, котоpые активно веäутся у нас в стpане и за

pубежоì.

Основные заäа÷и, pеøаеìые в этой обëасти,

сëеäуþщие:

 созäание нау÷ных основ, pазpаботка базовых

техни÷еских и техноëоãи÷еских pеøений в об-

ëасти военной pобототехники;

 pазpаботка техни÷еских pеøений äëя ìоäеpни-

заöии состоящих на вооpужении обpазöов ВВТ

в öеëях обеспе÷ения возìожности их безэки-

пажноãо пpиìенения;

 pазpаботка боевых и обеспе÷иваþщих обpазöов

pобототехни÷еских коìпëексов военноãо и спе-

öиаëüноãо назна÷ения;

 созäание отäеëüных систеì и функöионаëüно

закон÷енных устpойств в обëасти автоìатиза-

öии и интеëëектуаëизаöии вооpужения.

Можно сфоpìуëиpоватü pяä общих техни÷еских

тpебований к систеìаì упpавëения pобототехни-

÷еских коìпëексов военноãо и спеöиаëüноãо на-

зна÷ения:

4 Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008

По матеpиалам Втоpой Всеpоссийской научнопpактической конфеpенции "Пеpспективные системы и задачи упpавления"

 постpоение систеìы упpавëения по pаспpеäе-

ëенноìу пpинöипу с испоëüзованиеì как уни-

веpсаëüных, так и спеöиаëизиpованных вы÷ис-

ëитеëüных сpеäств;

 испоëüзование ìощной боpтовой вы÷исëитеëü-

ной систеìы, способной pеøатü äва кëасса pе-

суpсозатpатных заäа÷ — пpовоäитü унивеpсаëü-

ные аëãоpитìи÷еские вы÷исëения и обpабаты-

ватü боëüøие паpаëëеëüные инфоpìаöионные

потоки;

 пpиìенение ìноãоканаëüной систеìы ëокаëü-

ной навиãаöии;

 наëи÷ие ìноãоспектpаëüной систеìы техни÷еско-

ãо зpения, способной pаботатü в усëовиях пони-

женной освещенности и сëожных ìетеоусëовиях;

 необхоäиìостü систеìы автоноìноãо эëектpо-

питания, обеспе÷иваþщей ìаксиìаëüное вpеìя

функöиониpования пpи ìиниìаëüных ìассоãа-

баpитных хаpактеpистиках;

 ìиниìаëüное энеpãопотpебëение всех систеì и

узëов;

 наëи÷ие высокоскоpостных, поìехозащищен-

ных канаëов связи и упpавëения;

 высокая наãpузо÷ная способностü сиëовых эëе-

ìентов упpавëения;

 испоëüзование в систеìе коìпонентов, отве-

÷аþщих жесткиì тpебованияì по усëовияì пpи-

ìенения в соответствии с тpебованияìи коì-

пëексов станäаpтов "Кëиìат-7" и "Моpоз-6"

(теìпеpатуpе, äавëениþ, вëажности, стойкости

к внеøниì возäействуþщиì фактоpаì).

Высокие тpебования пpеäъявëяþтся к инфоp-

ìаöионныì канаëаì и канаëаì пеpеäа÷и сиãнаëов

упpавëения:

 скоpостü пеpеäа÷и теëевизионноãо сиãнаëа —

свыøе 56 Мбит/с;

 высокая поìехозащищенностü и кpиптостой-

костü;

 äаëüностü устой÷ивой связи на пеpесе÷енной

ìестности — äо 3...5 кì.

Как показаë оте÷ественный и заpубежный опыт

pазpаботки ìобиëüных pобототехни÷еских коì-

пëексов (PТК), особенно военноãо и спеöиаëüноãо

назна÷ения, øиpоко пpиìеняеìые систеìы äис-

танöионноãо упpавëения в настоящее вpеìя иìеþт

pяä пpинöипиаëüных оãpани÷ений, основныìи из

котоpых явëяþтся сëеäуþщие:

 повыøенные тpебования по наäежности и по-

ìехозащищенности пpеäъявëяþтся к канаëаì

связи;

 pаäиус äействия äистанöионно упpавëяеìоãо

pобототехни÷ескоãо коìпëекса оãpани÷ен зо-

ной увеpенноãо pаäиообìена;

 иìеется возìожностü эффективноãо пpиìене-

ния пpотивникоì сpеäств pаäиоэëектpонноãо

пpотивоäействия.

Поэтоìу äаëüнейøее pазвитие спеöиаëüной и

военной pобототехники связано с повыøениеì ав-

тоноìности pобототехни÷еских коìпëексов за

с÷ет пеpеäа÷и функöий, выпоëняеìых ÷еëовекоì-

опеpатоpоì, боpтовыì сpеäстваì.

Министеpствоì обоpоны США в 2006 ãоäу ус-

пеøно пpовеäены испытания поëностüþ автоноì-

ных pобототехни÷еских коìпëексов, котоpые впеp-

вые пpеоäоëеëи по пеpесе÷енной ìестности pас-

стояние окоëо 200 кì со сpеäней скоpостüþ 30 кì/÷.

Такая интеëëектуаëизаöия pобототехни÷еских

коìпëексов тpебует pеøения боpтовыìи сpеäства-

ìи сëеäуþщих основных заäа÷:

 äистанöионное опpеäеëение ãеоìетpи÷еских и

опоpных хаpактеpистик зоны ìаневpиpования;

 опpеäеëение текущих кооpäинат и оpиентаöия

pобототехни÷еских коìпëексов в пpостpанстве

(напpиìеp, с то÷ностüþ не хуже 5...10 сì äëя на-

зеìной техники);

 фоpìиpование опеpативной (ëокаëüной) и теку-

щей (ãëобаëüной) ìоäеëей внеøней сpеäы с у÷е-

тоì опеpативной (показания боpтовых äат÷иков

и сенсоpов) и апpиоpной (каpтоãpафи÷еских äан-

ных) инфоpìаöии о pайоне ìаневpиpования;

 пëаниpование öеëенапpавëенных тpаектоpий äви-

жения на опеpативноì и такти÷ескоì уpовнях;

 отpаботка пëаниpуеìых тpаектоpий äвижения;

 контpоëü и äиаãностика пpоãpаììно-аппаpат-

ных сpеäств боpтовой систеìы упpавëения и

äвиãатеëüной установки.

Такиì обpазоì, наибоëее пеpспективныìи äëя

пpиìенения в военной технике явëяþтся систеìы

автоìати÷ескоãо упpавëения PТК, кëþ÷евой осо-

бенностüþ котоpых явëяется испоëüзование ин-

теëëектуаëüных техноëоãий, в пеpвуþ о÷еpеäü, на

стpатеãи÷ескоì уpовне упpавëения, äëя pеøения

заäа÷ пëаниpования повеäения, ÷то коpенныì об-

pазоì отëи÷ает автоноìный ìобиëüный pобот от

äистанöионно упpавëяеìоãо.

Спеöифи÷еские тpебования пpеäъявëяþтся к

систеìаì упpавëения, пpиìеняеìыì в пиëотиpуе-

ìой и беспиëотной авиаöии.

Кëþ÷евыìи вопpосаìи, опpеäеëяþщиìи обëик

и пpиìенение коìпëексов с беспиëотныìи ëета-

теëüныìи аппаpатаìи (БЛА) явëяþтся:

 pеаëизаöия совìестноãо боевоãо пpиìенения

пиëотиpуеìых и беспиëотных ëетатеëüных ап-

паpатов в стpуктуpе сìеøанных сиë такти÷еской

авиаöии;

 обеспе÷ение безопасности ëетной экспëуатаöии

боевых и pазвеäыватеëüных беспиëотных ëета-

теëüных аппаpатов в зоне поëетов ãpажäанской

авиаöии, вкëþ÷ая сëу÷аи возвpащения и посаä-

ки с неиспоëüзованной боевой наãpузкой;

 pаспpеäеëение функöий упpавëения ìежäу опе-

pатоpоì, нахоäящиìся на внеøнеì пункте

упpавëения (возäуøноì иëи назеìноì), и боp-

Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008 5

Алфимов С. М.



Пеpспективные напpавления pазвития базовых военных технологий в области создания систем упpавления

товой систеìой автоìати÷ескоãо упpавëения

беспиëотных ëетатеëüных аппаpатов;

 совеpøенствование боpтовых сpеäств обpаботки

инфоpìаöии и созäание необхоäиìых сpеäств

обìена инфоpìаöией;

 автоìати÷еское pаспознавание öеëей и поëная

автоìатизаöия пpоöессов упpавëения pежиìа-

ìи поëета беспиëотноãо ëетатеëüноãо аппаpата

(взëета, поëета к öеëи и посаäки, в тоì ÷исëе в

сëу÷ае потеpи связи с пунктоì упpавëения);

 освоение новых ÷астотных äиапазонов pаäио-

связи;

 созäание совpеìенных ìноãоканаëüных систеì

автоìати÷ескоãо упpавëения поëетоì беспиëот-

ных ëетатеëüных аппаpатов, в тоì ÷исëе на базе

веpтоëетов и возäухопëаватеëüных коìпëексов

(аэpостатов и äиpижабëей);

 пpиäание боевыì беспиëотныì ëетатеëüныì ап-

паpатаì свойств, позвоëяþщих у÷итыватü изìе-

нения в окpужаþщей обстановке пpи выпоëне-

нии поëетноãо заäания в автоìати÷ескоì pежиìе;

 отpаботка пpоãpаìì навиãаöионноãо обеспе÷е-

ния боевых беспиëотных ëетатеëüных аппаpатов,

котоpые позвоëят иì выпоëнятü поëеты в составе

ãpуппы, выбиpатü аëüтеpнативные ìаpøpуты и

осуществëятü взаиìоäействие äpуã с äpуãоì;

 pеøение пpобëеìы эëектpоìаãнитной совìес-

тиìости боpтовоãо pаäиоэëектpонноãо обоpуäо-

вания;

 созäание исто÷ников эëектpопитания, обеспе-

÷иваþщих ìаксиìаëüное вpеìя функöиониpо-

вания беспиëотных ëетатеëüных аппаpатов пpи

ìиниìаëüных ìаëоãабаpитных хаpактеpистиках.

Боëüøой интеpес пpеäставëяþт иссëеäования и

pазpаботки в обëасти систеì упpавëения äëя пиëо-

тиpуеìой авиаöии, в тоì ÷исëе по созäаниþ:

 техноëоãий обеспе÷ения высокото÷ной автоìа-

ти÷еской стабиëизаöии ëетатеëüных аппаpатов

на тpаектоpии поëета äëя pаäикаëüноãо сниже-

ния поãpеøностей пpиöеëивания;



унифиöиpованноãо пиëотажно-навиãаöионноãо

коìпëекса äëя пиëотиpуеìых саìоëетов и веpто-

ëетов, обеспе÷иваþщих пиëотиpование и пpо-

ãpаììный поëет по заäанной тpаектоpии на пpе-

äеëüно ìаëых высотах (5...15 ì) но÷üþ и в сëож-

ных ìетеоусëовиях с автоìати÷ескиì обнаpуже-

ниеì пpепятствий, оãибаниеì pеëüефа ìестности

и автоìати÷еской посаäкой на заäаннуþ пëощаä-

ку пpизеìëения;

 "интеëëектуаëüной" кабины äëя пеpспективных

пиëотиpуеìых веpтоëетных коìпëексов;

 ìаëоãабаpитной унифиöиpованной систеìы ав-

тоìати÷ескоãо упpавëения со 100 %-ныì авто-

пиëотоì äëя pазëи÷ных типов беспиëотных веp-

тоëетов;

 pоботизиpованной боpтовой систеìы пpеäупpе-

жäения и бëокиpования оøибо÷ных äействий

ëет÷ика на всех pежиìах поëета саìоëетов и веp-

тоëетов;

 боpтовой систеìы автоìати÷ескоãо опpеäеëе-

ния взëетной ìассы ëетатеëüноãо аппаpата на

опеpативных пëощаäках пpизеìëения äëя обес-

пе÷ения безопасности взëета веpтоëетов и äpу-

ãих ëетатеëüных аппаpатов;

 интеãpиpованных интеëëектуаëüных боpтовых

коìпëексов навиãаöии, упpавëения и боевоãо

пpиìенения коìпëексов с беспиëотныìи ëета-

теëüныìи аппаpатаìи;

 высокоэффективных авиаöионных обзоpно-

пpиöеëüных наøëеìных систеì.

К основныì пpобëеìаì созäания необитаеìых

поäвоäных аппаpатов относятся созäание сpеäств

энеpãообеспе÷ения, навиãаöии и связи äëя пpо-

äоëжитеëüноãо пеpиоäа функöиониpования и на

зна÷итеëüноì уäаëении от коìанäноãо пункта пpи

усëовии упpавëения аппаpатоì в pежиìе вpеìени,

бëизкоì к pеаëüноìу.

Заключение

Пеpе÷исëенные выøе пpобëеìы созäания сис-

теì упpавëения и обpаботки инфоpìаöии äетаëüно

pассìотpены в хоäе pаботы конфеpенöии.

По pезуëüтатаì конфеpенöии пpинято pеøение

обеспе÷итü ìежвеäоìственнуþ кооpäинаöиþ pабот

в обëасти созäания систеì упpавëения и обpаботки

инфоpìаöии в pаìках феäеpаëüных öеëевых и ве-

äоìственных коìпëексных пpоãpаìì, в тоì ÷исëе:

 ФЦП "Наöионаëüная техноëоãи÷еская база на

2007—2011 ãоäы";

 ФЦНТП "Иссëеäования и pазpаботки по пpи-

оpитетныì напpавëенияì pазвития науки и тех-

ники";

 ФЦП "Иссëеäования и pазpаботки по пpиоpи-

тетныì напpавëенияì pазвития нау÷но-техни-

÷ескоãо коìпëекса Pоссии на 2007—2012 ãоäы";

 ФЦП "Pазвитие ãpажäанской авиаöионной тех-

ники Pоссии на пеpиоäы 2002—2010 ãоäы и на

пеpиоä äо 2015 ãоäа" и äpуãих пpоãpаìì.

В pаìках конфеpенöии pассìотpены вопpосы

фоpìиpования ìежвеäоìственноãо кооpäинаöи-

онноãо Совета по систеìаì упpавëения и обpабот-

ки инфоpìаöии.

Созäание такоãо кооpäинаöионноãо оpãана, на

наø взãëяä, буäет способствоватü ìежвеäоìствен-

ной кооpäинаöии pабот в этой пpеäìетной обëасти.

В закëþ÷ение хотеëосü бы выpазитü увеpен-

ностü, ÷то пpовеäение конфеpенöии способствует

pазвитиþ оте÷ественной науки, успеøноìу pеøе-

ниþ заäа÷ pеаëизаöии феäеpаëüных и веäоìствен-

ных пpоãpаìì, pасøиpениþ и укpепëениþ связей

ìежäу оpãанизаöияìи и пpеäпpиятияìи Минобо-

pоны Pоссии, МВД Pоссии, МЧС Pоссии, ФСБ

PФ, Минпpоìэнеpãо Pоссии, Минобpнауки Pос-

сии и Pоссийской акаäеìии наук.

6 Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008

УДК 004.89:62-5:621.865.8

И. М. Макаpов, акад. PАН,

В. М. Лохин, дp техн. наук, пpоф.,

С. В. Манько, дp техн. наук, пpоф.,

М. П. Pоманов, дp техн. наук, пpоф.,

Московский госудаpственный институт

pадиотехники, электpоники и автоматики

(технический унивеpситет)

Интеллектуальные системы

упpавления автономными

мобильными объектами

В посëеäние ãоäы явно возpастает интеpес к авто-

ноìныì ìобиëüныì pоботаì. Связано это, в пеpвуþ

о÷еpеäü, с пеpесìотpоì в pяäе стpан конöепöии ве-

äения боевых äействий, коãäа оäниì из важнейøих

усëовий бëаãопpиятноãо пpовеäения опеpаöии ста-

новится сохpанение ÷еëове÷еских pесуpсов, но и,

кpоìе тоãо, — с необхоäиìостüþ пpовеäения анти-

теppоpисти÷еских ìеpопpиятий и выпоëнения pаз-

ëи÷ных pабот в зонах ÷pезвы÷айных ситуаöий, ãäе

пpисутствие ÷еëовека нежеëатеëüно

иëи неäопустиìо. Иìенно поэтоìу

созäаниþ сpеäств автоìатизаöии воо-

pужения и военной техники и, в ÷аст-

ности, боевой pобототехники уäеëяþт

в ìиpе о÷енü боëüøое вниìание. Ана-

ëиз заpубежных pазpаботок, некото-

pые обpазöы котоpых пpивеäены на

pис. 1, показывает, ÷то:

 активно веäутся pаботы по созäа-

ниþ автоноìных pоботов возäуø-

ноãо, назеìноãо и поäвоäноãо ба-

зиpования в øиpокоì спектpе ãа-

баpитных pазìеpов;

 в посëеäние ãоäы активизиpованы

pаботы по ìини- и ìикpообpаз-

öаì pобототехники;

 пpи созäании автоноìных объек-

тов все боëее активно пpиìеня-

þтся интеëëектуаëüные техноëо-

ãии; все ÷аще pазpабот÷ики ис-

поëüзуþт теpìин "интеëëекту-

аëüные pоботы".

Дëя тоãо ÷тобы пpавиëüно оöе-

нитü состояние äеë и пеpспективы

pазвития автоноìной pобототехники

как в Pоссии, так и за pубежоì, pассìотpиì основ-

ные особенности интеëëектуаëüных систеì авто-

ìати÷ескоãо упpавëения (ИСАУ).

Известно, ÷то интеëëектуаëüные техноëоãии

пpеäназна÷ены äëя боpüбы с фактоpаìи неопpеäе-

ëенности, äействуþщиìи на систеìу [1] (табë. 1).

Они иìеþт впоëне pеаëüный физи÷еский сìысë и

ìоãут возникатü в испоëнитеëüных поäсистеìах,

пpи упpавëении äвижениеì, пpи пëаниpовании

повеäения, пpи обpаботке pазноpоäной, а иноãäа и

пpотивоpе÷ивой инфоpìаöии. Есëи на испоëни-

теëüноì уpовне ÷астü пpобëеì ìожно pеøитü за с÷ет

пpиìенения аäаптивных ìетоäов упpавëения [2],

то на остаëüных уpовнях аëüтеpнативы интеëëек-

туаëüныì техноëоãияì нет. Автоноìностü и интеë-

ëектуаëüностü становятся синониìаìи.

Боpтовой систеìе упpавëения ìобиëüноãо объ-

екта на фоне äействия указанных фактоpов неоп-

pеäеëенности пpихоäится pеøатü сëеäуþщие кëþ-

÷евые заäа÷и:

 постановка и коppектиpовка öеëи упpавëения;

 фоpìиpование и коppектиpовка пpоãpаììы

äействий;

 фоpìиpование аëãоpитìа упpавëения (стpук-

туpная и/иëи паpаìетpи÷еская настpойка pеãу-

ëятоpа).

Достато÷но о÷евиäно, ÷то указанные заäа÷и ìо-

ãут бытü pеøены тоëüко за с÷ет пpивëе÷ения ин-

теëëектуаëüных техноëоãий. Пpи этоì ИСАУ не-

обхоäиìо стpоитü, испоëüзуя сëеäуþщие базовые

поëожения [3]:

Обсуждаются основные особенности боpтовых интел-

лектуальных систем упpавления автономными мобильны-

ми объектами. Акцентиpуется внимание на совpеменных

интеллектуальных технологиях упpавления, пpедназначен-

ных для боpьбы с фактоpами неопpеделенности, действую-

щими на сpеду обитания упpавляемого объекта. Пpиводят-

ся pезультаты в данной области, полученные на кафедpе

"Пpоблемы упpавления" МИPЭА (ТУ).

Pис. 1. Пpимеpы заpубежных обpазцов сpедств боевой pобототехники:

а — всепоãоäный pазвеäыватеëüно-уäаpный беспиëотный ëетатеëüный аппаpат

RQ-1 Predator (General Atomics Aeronautical Systems, USA); б — высотный беспи-

ëотный ëетатеëüный аппаpат опеpативно-такти÷еской pазвеäки RQ-4A Global

Hawk (Teledyne Ryan Aeronautical Co., USA); в — автоноìный ìобиëüный pобот

набëþäения, öеëеуказания и pазвеäки Urban II (Jet Propulsion Laboratory, USA);

г — äистанöионно упpавëяеìый ìини-pобот уäаpноãо назна÷ения Talon (Fos-

ter-Miller Inc., USA) в pазëи÷ных ìоäификаöиях; д — äистанöионно упpавëяе-

ìый ìобиëüный ìини-pобот набëþäения и pазвеäки äëя спеöпоäpазäеëений

ìоpской пехоты США Dragon Runner (Marine Corps Warfighting Lab, USA); е —

ìобиëüный ìини-pобот сеìейства RATLER (Sandia National Laboratories, USA)

äëя контpоëя опеpаöий со взpывныìи устpойстваìи; ж — Ghost Guard (MRV In-

ternational, LLC, USA) — экспеpиìентаëüный пpототип безэкипажноãо наäвоä-

ноãо скоpостноãо суäна беpеãовой охpаны; з — поäвоäный аппаpат набëþäения

и pазвеäки Aurora (International Submarine Engineering Ltd, Canada); и — ìаëоãа-

баpитный беспиëотный ëетатеëüный аппаpат pазвеäыватеëüноãо назна÷ения

Pointer (Aero Vironment Inc., USA)

Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008 7

Макаров И. М., Лохин В. М. и др.



Интеллектуальные системы упpавления автономными мобильными объектами

Табëиöа 1

Примеры факторов неопределенности, действующих на систему

Виäы поäсистеì

Форìы проявëения неопреäеëенно-

стей

Исто÷ники неопреäеëенностей

Приìеры возникновения

неопреäеëенностей

Испоëнитеëüные Изìенение коэффиöиентов и виäа

äифференöиаëüных уравнений, опи-

сываþщих функöионирование испоë-

нитеëüных эëеìентов с наãрузкой

Изìенение кинеìати÷еских связей

ìанипуëятора; взаиìное вëияние

степеней поäвижности; теìпера-

турные изìенения коэффиöиента

вязкоãо трения и т. п.

Изìенение ìоìентов инерöии

при изìенении конфиãураöии

ìанипуëяöионноãо робота

Изìенение характера неëинейных

преобразований в канаëе управëе-

ния испоëнитеëüныìи ìеханизìа-

ìи

Несоответствие äинаìи÷еских ха-

рактеристик сиëовых кëþ÷ей и

äиоäов защиты требуеìоìу ÷астот-

ноìу äиапазону; оãрани÷ения, свя-

занные с изìенениеì уровня пи-

таþщеãо напряжения; изìенение

коэффиöиентов сухоãо трения, ве-

ëи÷ины ëþфтов и зазоров переäа-

то÷ных эëеìентов привоäов

Увеëи÷ение токов уте÷ки äиоäов

защиты сиëовых транзисторов,

связанное с их ÷астотныìи харак-

теристикаìи, теìпературныìи

изìененияìи и старениеì

Возìущения, привеäенные к ваëу

испоëнитеëüноãо äвиãатеëя

Изìенение ìоìентов наãрузки и

трения; взаиìное вëияние степеней

поäвижности и т. п.

Изìенение ìассы транспортноãо

робота из-за расхоäа топëива в

проöессе äвижения

Возìущения, привеäенные ко вхоäу

испоëнитеëüноãо äвиãатеëя

Изìенение питаþщеãо напряже-

ния, изìенение сопротивëения

управëяþщих кëþ÷ей (÷астотные,

теìпературные, вреìенные); ÷ас-

тотные изìенения äинаìи÷ескоãо

коэффиöиента переäа÷и и т. п.

Изìенение сопротивëения кëþ÷ей,

связанное с их переãревоì; ска÷ки

питаþщеãо напряжения, связанные

с изìенениеì наãрузки в öепи

Управëение äвиже-

ниеì

Отсутствие априорной инфорìаöии

о выпоëниìости требуеìых ìанев-

ров с у÷етоì äинаìи÷еских характе-

ристик объекта управëения и реаëü-

ных усëовий еãо функöионирования

Отсутствие опыта выпоëнения

анаëоãи÷ных ìаневров

Движение ìобиëüноãо робота с раз-

ëи÷ной наãрузкой по заäанной кри-

воëинейной траектории

Отсутствие иëи непоëнота априор-

ной инфорìаöии об особенностях

среäы функöионирования и харак-

тере ее изìенения

Изìенение среäы функöионирова-

ния; невозìожностü изìерения (по

какиì-ëибо при÷инаì) всех необ-

хоäиìых составëяþщих изìене-

ний среäы

Пëанирование переìещений в

среäе с поäвижныìи препятст-

вияìи

Мноãообразие аëüтернативных ва-

риантов реаëизаöии äвижений

Отсутствие жесткозаäанных крите-

риев функöионирования; отсутст-

вие опыта выпоëнения анаëоãи÷-

ных ìаневров

Возìожностü обхоäа препятствия

по разëи÷ныì траекторияì

Пëанирования по-

веäения

Невозìожностü форìирования пëа-

нов äостижения поставëенной öеëи

ввиäу общности ее описания

Неäостато÷ная конкретизаöия по-

становки öеëи (требуþщая уто÷-

нения)

Общностü öеëеуказания «Собери

пираìиäу», в котороì не конкре-

тизированы коорäинаты ìеста

сборки, виä и ÷исëо коìпëектуþ-

щих эëеìентов и т. ä.

Невозìожностü форìирования пëа-

нов äостижения поставëенной öеëи

ввиäу априорной неизвестности фи-

зи÷еских параìетров среäы и ее

объектов

Априорная неизвестностü физи÷е-

ских параìетров внеøней среäы и

ее объектов

Отсутствие априорных äанных о

физи÷еских свойствах объектов

(ìассе, про÷ности и т. ä.), обна-

руживаеìых роботоì-пëанетохо-

äоì при развеäке

Невозìожностü форìирования пëа-

нов äостижения поставëенной öеëи

ввиäу априорной неизвестности äей-

ствуþщих в среäе законоìерностей

Априорная неизвестностü äейст-

вуþщих в среäе законоìерностей

Отсутствие априорных äанных о

факти÷еских при÷инно-сëеäст-

венных связях, проявëяеìых при

разборке неопознанных объектов,

обезвреживании взрывных уст-

ройств и т. ä.

Невозìожностü форìирования пëа-

нов äостижения поставëенной öеëи

ввиäу отсутствия äостоверной ин-

форìаöии о требуеìых ресурсах

Отсутствие äостоверной инфорìа-

öии о требуеìых ресурсах

Отсутствие äостоверных äанных о

факти÷ескоì расхоäе топëива

беспиëотноãо ëетатеëüноãо аппа-

рата, соверøаþщеãо поëет в усëо-

виях незапëанированной поãоä-

ной обстановки

Мноãообразие аëüтернативных вари-

антов реаëизаöии поставëенной öеëи

Неоäнозна÷ностü реøения заäа÷и

по äостижениþ поставëенной öе-

ëи; сëиøкоì общий критерий

функöионирования

Возìожностü äостижения постав-

ëенной öеëи на основе разëи÷ных

сöенариев повеäения при сборке

пираìиäы из набора кубиков

8 Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008

 пpинöип ситуаöионноãо упpавëения;

 иеpаpхи÷еский пpинöип постpоения, пpеäпоëа-

ãаþщий наëи÷ие в общеì сëу÷ае испоëнитеëü-

ноãо, такти÷ескоãо и стpатеãи÷ескоãо уpовней

упpавëения и инфоpìаöионно-изìеpитеëüной

поäсистеìы;

 интеãpаöия pазëи÷ных интеëëектуаëüных техно-

ëоãий (экспеpтных систеì, нейpосетевых стpук-

туp, не÷еткой ëоãики и ассоöиативной паìяти)

пpи pеаëизаöии упpавëения на pазëи÷ных уpов-

нях иеpаpхии;

 аäекватностü степени интеëëектуаëüности сис-

теìы вëияниþ фактоpов неопpеäеëенности.

Что касается пеpвых тpех пpинöипов, то они

äостато÷но хоpоøо обсужäаëисü в ëитеpатуpе [1—3].

Боëüøинство pазpабот÷иков пониìаþт, ÷то äëя

pеøения заäа÷и упpавëения на базе техноëоãий об-

pаботки знаний аëüтеpнативы ìетоäу ситуаöион-

ноãо упpавëения нет, и ÷то коìбинаöия ин-

теëëектуаëüных техноëоãий опpеäеëяется

техни÷ескиìи тpебованияìи к ИСАУ на

соответствуþщеì уpовне иеpаpхии упpав-

ëения.

Необхоäиìо боëее поäpобно pассìот-

pетü и обосноватü ÷етвеpтый пpинöип [4],

котоpый иìеет äаëеко не тоëüко нау÷но-

ìетоäи÷еское иëи теpìиноëоãи÷еское зна-

÷ение, а и важное пpакти÷еское зна÷ение,

поскоëüку позвоëяет заказ÷ику и pазpабот-

÷ику оäинаково тpактоватü ту иëи инуþ

систеìу, ее функöионаëüные возìожности,

а, соответственно, опpеäеëятü сpоки и

стоиìостü pазpаботки. Схеìа, пpивеäенная

на pис. 2, соответствует теì кëþ÷евыì за-

äа÷аì, котоpые пеpе÷исëены выøе, и пока-

зывает аäекватностü степени интеëëекту-

аëüности боpтовой систеìы упpавëения äействуþ-

щиì на нее фактоpаì неопpеäеëенности.

Есëи фактоpы неопpеäеëенности таковы, ÷то их

ìожно устpанитü поäстpойкой pеãуëятоpа (аëãо-

pитìа) и сäеëатü это за с÷ет интеëëектуаëüноãо

контуpа, вкëþ÷аþщеãо базу знаний и ìеханизì ëо-

ãи÷ескоãо выбоpа, то эту систеìу сëеäует называтü

интеллектуальной в малом.

Есëи тpебуется изìенитü пpоãpаììу äействий и,

соответственно, поäкëþ÷итü бëок саìообу÷ения (и

пpоãноз), то это буäет систеìа, интеллектуальная в

большом.

Есëи систеìа саìа способна коppектиpоватü

öеëü упpавëения (активно pаботаþт бëоки пpоãно-

за и саìообу÷ения), то эта систеìа называется ин-

теллектуальной в целом.

Естественно, ÷то пpеäëоженная выøе теpìино-

ëоãия буäет уто÷нятüся со вpеìенеì по ìеpе акти-

Инфорìаöионно-

изìеритеëüные

Дискретный характер инфорìаöи-

онноãо сиãнаëа (как по аìпëитуäе,

так и по вреìени)

Низкая разряäностü öифровых

äат÷иков; низкая скоростü обра-

ботки инфорìаöии

Управëение автоноìныìи ìо-

биëüныìи роботаìи, беспиëот-

ныìи ëетатеëüныìи аппаратаìи и

äруãиìи поäвижныìи объектаìи

по инфорìаöии от GPS (с ÷асто-

той опроса 1 Гö)

Неäостато÷ная то÷ностü äат÷иков

инфорìаöионно-изìеритеëüной

поäсистеìы

Боëüøие поãреøности (конструк-

тивные и ìетоäи÷еские) и низкая

разреøаþщая способностü äат÷иков

Управëение автоноìныìи ìо-

биëüныìи роботаìи, беспиëот-

ныìи ëетатеëüныìи аппаратаìи и

äруãиìи поäвижныìи объектаìи

по инфорìаöии от GPS (с то÷но-

стüþ опреäеëения коорäинат на

пëане ±3...5 ì, по высоте ±20 ì)

Кëиìати÷еская и вреìенная неста-

биëüностü выхоäноãо сиãнаëа äат-

÷иков (äрейфы и ухоäы)

Конструктивные особенности по-

строения äат÷иков

Вы÷исëение навиãаöионной ин-

форìаöии на основе показаний ìа-

ëоãабаритных поëупровоäниковых

приборов со зна÷енияìи вреìен-

ных ухоäов äо нескоëüких äесятков

киëоìетров, накапëиваеìыìи за ÷ас

Противоре÷ивостü показаний äат-

÷иков

Разëи÷ные то÷ности, äрейфы и

÷астоты опроса

Разëи÷ие показаний GPS и инер-

öиаëüной навиãаöионной систеìы

Виäы поäсистеì

Форìы проявëения неопреäеëенно-

стей

Исто÷ники неопреäеëенностей

Приìеры возникновения

неопреäеëенностей

Pис. 2. Адекватность степени интеллектуальности боpтовой системы

упpавления фактоpам неопpеделенности

Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008 9

Макаров И. М., Лохин В. М. и др.



Интеллектуальные системы упpавления автономными мобильными объектами

визаöии pабот в обëасти саìообу÷ения и пpоãнози-

pования, оäнако и сей÷ас ввеäение ее важно как äëя

заказ÷иков новой техники, так и äëя pазpабот÷иков.

Pазвитие техноëоãии обpаботки знаний äëя pе-

øения заäа÷ упpавëения тpебует боëее äетаëüной

кëассификаöии заäа÷ по уpовняì иеpаpхии интеë-

ëектуаëüноãо упpавëения. Такая кëассификаöия

обобщена на pис. 3.

Особо сëеäует отìетитü, ÷то к за-

äа÷аì стpатеãи÷ескоãо уpовня в по-

сëеäнее вpеìя все боëее ÷асто и

впоëне обоснованно относят пëани-

pование ãpупповоãо взаиìоäействия

автоноìных объектов и оpãанизаöиþ

÷еëовеко-ìаøинноãо интеpфейса.

Возникает естественный вопpос:

существует ëи теоpети÷еская и аппа-

pатная база pеøения поставëенных

заäа÷ пpи созäании новых систеì

упpавëения. Ответ ìожет бытü тоëü-

ко оäнозна÷ныì и утвеpäитеëüныì.

В настоящее вpеìя иссëеäования

в этой обëасти пpовоäят ИПМ иì.

М. В. Кеëäыøа, Институт ìеханики

МГУ, ЮФУ, МГТУ иì. Н. Э. Бауìа-

на, МАИ, МЭИ и ìноãие äpуãие.

Основные теоpети÷еские pезуëüта-

ты, поëу÷енные на кафеäpе "Пpобëе-

ìы упpавëения" МИPЭА (ТУ), пpивеäены в табë. 2.

Важно поä÷еpкнутü, ÷то эти pезуëüтаты не

тоëüко пpовеpены на pазëи÷ноãо pоäа ìоäеëях, но

и испоëüзованы пpи созäании конкpетных обpаз-

öов ìобиëüных объектов (беспиëотноãо ëетатеëü-

ноãо аппаpата, поäвоäноãо ìини-аппаpата, ìо-

биëüноãо назеìноãо pобота на коëесноì и ãусе-

ни÷ноì øасси и äp.).

Табëиöа 2

Теоретические заделы для создания интеллектуальных систем управления автономными мобильными объектами

Уровни иерархии

интеëëектуаëüноãо

управëения

Метоäы

и аëãоритìы

Стратеãи÷еский

уровенü

 Аëãоритìы пëанирования повеäения на основе анаëиза фрейìообразных сöенариев

 Аëãоритìы обобщения накопëенноãо опыта на основе инäуктивной ëоãики Миëëя

 Аëãоритìы автоìати÷еской настройки и саìообу÷ения на основе ìетоäов эвоëþöионноãо проãраììи-

рования и вероятностных ìоäеëей

Такти÷еский уровенü

 Аëãоритìы пëанирования переìещений, инвариантные к кинеìати÷еской схеìе объекта

 Аëãоритìы обхоäа препятствий

 Аëãоритìы äинаìи÷еской развязки ìноãозвенных ìеханизìов на основе техноëоãии ассоöиативной паìяти

Испоëнитеëüный

уровенü

 Принöипы построения и проãраììно-аëãоритìи÷еское обеспе÷ение систеìы управëения привоäаìи на

основе техноëоãий: не÷еткой ëоãики, нейронных сетей, ассоöиативной паìяти, обеспе÷иваþщие:

 высокуþ то÷ностü;

 оптиìаëüное быстроäействие;

 требуеìые принöипы функöионирования;

 эконоìиþ энерãопотребëения

Инфорìаöионно-из-

ìеритеëüный уровенü

 Аëãоритìы сбора, обработки разнороäной противоре÷ивой непоëной инфорìаöии на основе техноëоãии

не÷еткой ëоãики

 Аëãоритìы распознавания образов на основе нейронных сетей

 Аëãоритìы распознавания образов на основе коìпëексноãо приìенения не÷еткой ëоãики и ряäов Уоëøа

 Аëãоритìы äиаãностики объекта на основе техноëоãии экспертных систеì

 Аëãоритìы параìетри÷еской и функöионаëüной иäентификаöии на основе нейронных сетей

Чеëовеко-ìаøинный

интерфейс

 Аëãоритìы сìысëовой интерпретаöии фраз естественноãо языка на основе техноëоãии фрейìообразных

структур

Пëанирование ãруппо-

воãо взаиìоäействия

 Аëãоритìы обработки сöенариев повеäения

 Аëãоритìы öеëераспреäеëения

Pис. 3. Классификация задач по уpовням иеpаpхии интеллектуального упpавления

10 Мехатроника, автоматизация, управление № 2, 2008

На pис. 4 в ка÷естве пpиìеpа пpеäставëен фpаã-

ìент pаботы естественно-языковоãо ÷еëовеко-ìа-

øинноãо интеpфейса с интеëëектуаëüной систе-

ìой упpавëения автоноìноãо ìобиëüноãо pобота,

иëëþстpиpуþщий выпоëнение коìанäы по обна-

pужениþ постоpонних пpеäìетов.

Общие хаpактеpистики боpтовой унифиöиpо-

ванной систеìы упpавëения пpивеäены на pис. 5.

В зависиìости от конкpетных техни÷еских тpебо-

ваний ìожет испоëüзоватüся как оте÷ественная,

так и заpубежная эëеìентная база. Важно поä÷еpк-

нутü, ÷то на фоне основатеëüной теоpети÷еской

базы аппаpатная база не явëяется пpепятствиеì на

пути созäания ИСАУ äëя автоноìных объектов.

Вìесте с теì необхоäиìо отìетитü некотоpые

сëожности, связанные с созäаниеì интеëëектуаëü-

ных систеì упpавëения äëя автоноìных ìини- и

ìикpообъектов:

 несìотpя на то, ÷то на÷аëся выпуск отäеëüных

навиãаöионных äат÷иков, существует остpая

необхоäиìостü в созäании коìпëексной бес-

пëатфоpìенной ìаëоãабаpитной навиãаöион-

ной систеìы, обеспе÷иваþщей изìеpение уã-

ëов оpиентаöии, опpеäеëение ãеоìаãнитноãо

куpса, скоpости и пpойäенноãо пути с высокой

то÷ностüþ;

 отсутствуþт ìаëоãабаpитные боpтовые устpой-

ства, обеспе÷иваþщие поëный öикë обpаботки

виäеоинфоpìаöии, необхоäиìый не тоëüко äëя

пеpеäа÷и ее опеpатоpу, но и äëя оpãанизаöии

контуpа обpатной связи в систеìе упpавëения.

По существу тpебуется ãаììа интеëëектуаëüных

виäеокаìеp, способных поääеpживатü функöио-

наëüные тpебования, пpеäъявëяеìые к интеë-

ëектуаëüныì (в боëüøоì иëи в öеëоì) систеìаì

упpавëения автоноìныìи объектаìи;

 у÷итывая общуþ тенäенöиþ созäания öифpо-

вых боpтовых систеì, иìеþщих о÷евиäные пpе-

иìущества пеpеä анаëоãовыìи, необхоäиìо соз-

äание äат÷иков с öифpовыì выхоäоì и испоë-

нитеëüных устpойств с öифpовыì выхоäоì. По-

скоëüку интеëëектуаëüные систеìы упpавëения

автоноìныìи ìобиëüныìи pобототехни÷ески-

ìи сpеäстваìи тpебуþт коìпëексноãо pазноpоä-

ноãо инфоpìаöионноãо обеспе÷ения и пpеäпо-

ëаãаþт оpãанизаöиþ упpавëяþщих возäействий

в соответствии с обоснованной иеpаpхией упpав-

ëения, то в ка÷естве унифиöиpованной базы äëя

пеpеäа÷и öифpовых инфоpìаöионных и упpав-

ëяþщих сиãнаëов ìожет pассìатpиватüся такая

пеpспективная техноëоãия, как CAN, позвоëяþ-

щая обpабатыватü äо 250 äат÷иков и испоëни-

теëüных устpойств и эффективно пpиìеняеìая

как у нас в стpане, так и за pубежоì. Такая кон-

öепöия постpоения аpхитектуpы интеëëектуаëü-

ной боpтовой систеìы обеспе÷ит pеаëизаöиþ

еäиноãо унифиöиpованноãо поäхоäа к созäаниþ

боpтовых систеì äëя øиpокоãо спектpа ìобиëü-

ных объектов. Откpытыì по существу остается

вопpос о созäании ãаììы öифpовых пpеобpазо-

ватеëей, интеãpиpованных в еäиноì коpпусе с

äат÷икаìи и испоëнитеëüныìи устpойстваìи.

Пониìая возìожностü, pеаëüностü и пеpспек-

тивы созäания ИСАУ, необхоäиìо пpеäусìатpи-

ватü pазвитие сpеäств инстpуìентаëüной поääеpж-

ки пpоöессов их автоìатизиpованноãо пpоектиpо-

вания. Хотя пpиìеpы таких pеøе-

ний пpиìенитеëüно к созäаниþ

интеëëектуаëüных pеãуëятоpов äëя

пpивоäов, äëя упpавëения äвижени-

еì ìобиëüных pоботов, äëя пpоек-

тиpования нейpоpеãуëятоpов на

ПЛИС уже иìеþтся [3], pаботы в

äанноì напpавëении äоëжны бытü

существенно активизиpованы.

Созäание автоноìных объектов,

способных функöиониpоватü в øи-

pокоì спектpе изìенения внеøних

усëовий, тpебует pазpаботки новых

поäхоäов к постpоениþ тpенажеp-

ных и испытатеëüных систеì. На-

пpиìеp, испытания беспиëотной

техники беспеpспективны без соз-

äания спеöиаëüных стенäов, по-

стpоенных с пpиìенениеì техноëо-

ãий виpтуаëüной pеаëüности, в ко-

тоpуþ ìожет "поãpужатüся" объект.

Такой поäхоä позвоëяет изìенятü

усëовия поëета, обеспе÷ивая pежи-

ìы, ìаксиìаëüно пpибëиженные к

Pис. 4. Пpимеp человеко-машинного диалога с использованием сpедств естест-

венно-языкового интеpфейса