Известия Российской академии наук. Теория и системы управления

Рассматривается задача сближения тросовой системы с неуправляемым космическим объектом (космическим мусором, грузом и т.д.) на почти круговой околоземной орбите. Предлагается метод сближения, который заключается в предварительном переводе активного космического аппарата на орбиту, параметры которой подбираются так, чтобы в своем относительном движении он перемещался по траектории, близкой к эллипсу, относительно пассивного космического объекта. Далее происходит развертывание тросовой системы с устройством захвата в радиальном направлении, причем длина троса примерно соответствует малой полуоси эллипса относительного движения. После окончания выпуска троса вся система продолжает вращаться вокруг пассивного космического объекта. В этом случае имеется возможность дополнительной коррекции длины троса с целью уменьшения минимального расстояния между устройством захвата и грузом. Для управления движением активного космического аппарата используются реактивные двигатели, составляющие непрерывной тяги которых направлены по трансверсали и бинормали орбиты. Приводятся результаты сквозного моделирования в геоцентрической неподвижной системе координат рассматриваемых этапов наведения устройства захвата на пассивный космический объект в пространственном случае, включая оценку влияния процесса захвата на последующее движение всей системы с грузом при его транспортировке.

Предлагается конструктивная технология решения задач двухканального управления двумя взаимосвязанными через граничные условия неоднородными системами с распределенными параметрами в линейно-квадратичных задачах оптимизации по критерию энергосбережения при заданной точности равномерного приближения результирующего пространственного распределения управляемых величин к требуемому состоянию. Разработанная методика использует процедуру параметризации искомых управляющих воздействий на конечномерном подмножестве бесконечного числа финишных значений сопряженных переменных и последующую процедуру точной редукции к параметрической задаче полубесконечной оптимизации, которая решается по обобщаемой на исследуемую ситуацию схеме предложенного ранее альтернансного метода. Показывается, что уравнения оптимальных регуляторов с сосредоточенными управляющими воздействиями для каждого из объектов сводятся к линейным алгоритмам обратной связи по измеряемому состоянию с нестационарными коэффициентами передачи. Приводится представляющий самостоятельный интерес пример оптимизации процесса индукционного нагрева двух неограниченных пластин в условиях идеального теплового контакта на их граничных поверхностях.

Исследуются возможности применения взвешенных кодов Боуза–Лина при синтезе схем встроенного контроля на основе логической коррекции сигналов. Установлены зависимости числа вариантов взвешивания при построении рассматриваемого класса кодов от числа m информационных символов. С увеличением значения числа m количество способов взвешивания существенно возрастает, что позволяет строить большое количество кодов и, как следствие, иметь большую вариативность при построении самопроверяемого устройства. Установлены закономерности, проявляющиеся при изменении числа информационных символов, которые связывают число вариантов взвешивания при построении кода. Число способов синтеза схем встроенного контроля на базе логической коррекции сигналов с применением взвешенных кодов Боуза–Лина факториально зависит от числа выделяемых информационных символов среди рабочих сигналов объекта диагностирования. Приведенные примеры демонстрируют эффективность использования взвешенных кодов Боуза–Лина при синтезе схем встроенного контроля по сравнению с применением традиционного метода, основанного на дублировании. Результаты исследования целесообразно учитывать при разработке самопроверяемых цифровых устройств, а также при развитии систем их автоматизированного проектирования.

Рассматривается подход к задаче корректной классификации по прецедентам, основанный на применении логических методов анализа данных. Приводится описание схемы работы моделей логических классификаторов, нацеленных на построение специальных фрагментов описаний прецедентов, называемых корректными элементарными классификаторами. Более сложные модели, а именно модели логических корректоров, базируются на синтезе семейств корректных наборов элементарных классификаторов. В отличие от классических моделей логические корректоры показывают хорошие результаты в случае многозначных признаков, т.е. признаков, имеющих большое число различных значений. Изучаются вопросы сокращения временных затрат и повышения качества классификации логических корректоров. Предлагаются новые детерминированные и стохастические варианты таких моделей, предназначенные для работы с частично упорядоченными данными. Приводятся результаты экспериментов на модельных и реальных данных.

Рассматривается задача поиска рациональных решений многоэкстремальной параметрической задачи методом муравьиных колоний. Рациональные решения – это решения, близкие по значению целевой функции к оптимальному, но не обязательно являющиеся таковыми. Для решения многоэкстремальной задачи предложена модификация метода муравьиных колоний, которая не сходится к одному решению, а продолжает его поиск. Отсутствие сходимости к одному решению преодолевает проблему стагнации предложенного в работе алгоритма метода муравьиных колоний. Найденные решения сохраняются в хэш-таблице, что позволяет избежать повторного вычисления значения целевой функции для уже вычисленного решения на вычислителе и осуществить поиск нового решения для каждого агента. Описана новая формула определения вероятности перехода муравья (агента) к новому параметру. Задачей данной формулы является решение проблемы стагнации алгоритма на ранних итерациях путем увеличения вероятности посещения агентом еще нерассмотренных компонентов решений. Алгоритм данной модификации метода муравьиных колоний позволяет решать дискретные параметрические задачи, определять рациональные значения параметров из дискретного множества. Изучается зависимость эффективности работы метода от параметров предложенной модификации метода муравьиных колоний. Исследование на тестовых задачах и задачах большой размерности показало зависимость от параметров аддитивной свертки и коэффициента испарения, отвечающего за уменьшение весов, которые получены на прошлых итерациях.

Этап концептуального проектирования летательных аппаратов характеризуется высокой степенью неопределенности исходных данных. Это связано с тем, что при формировании исходных данных из-за наличия случайных процессов или недостатка знаний приходится использовать недетерминированные параметры, которые не могут быть заданы точным числом. Недетерминированность параметров связанна с параметрической неопределенностью, которая является одним из основных факторов, повышающих риски ошибочных проектных решений. Для решения этой проблемы предложены оптимизационные модели, которые позволяют формализовать задачи параметрического синтеза при концептуальном проектировании летательных аппаратов с учетом надежности проектных решений. Для представления недетерминированных параметров применяются теория вероятности и теория неопределенности. Теория неопределенности позволяет предоставить лицу, принимающему решения, удобный инструмент для построения оптимизационных моделей, отражающих формализованные требования к проектируемому объекту.

Статья посвящена проблематике интеллектуальной поддержки экипажа воздушного судна в ситуации, когда в процессе выполнения экипажем полетного задания возникает коллизия “Выполняемый этап полетного задания – Непосредственная угроза его выполнению”. Бортовые интеллектуальные системы тактического уровня обеспечивают экипажу интеллектуальную поддержку в этой ситуации. Они выделяют среди наблюдаемых потенциальных угроз непосредственную (фиксируют коллизию), рекомендуют экипажу способ противодействия этой угрозе (решают задачу оперативного целеполагания, возникающую у экипажа при появлении коллизии), предлагают экипажу детализацию этого способа. Представлена одна из таких систем, реализованная в форме бортовой оперативно советующей экспертной системы завершающих фаз посадки воздушного судна. Ее демонстрационный образец, адаптированный к бортовой информационной среде воздушного судна МС-21, успешно прошел исследовательские испытания с профессиональным летчиком на стенде полунатурного моделирования “Комплекс бортового оборудования самолета МС-21” в ФАУ “ГосНИИАС”.

Кореференция – это задача области обработки естественных языков, направленная на связывание слов и фраз в тексте, которые указывают на один и тот же объект реального мира. Она применима при суммаризация текста, ответах на вопросы, информационном поиске и диалоговых системах. Приводится разбор существующих методов решения задачи кореференции, а также предлагается способ, основанный на применении двухэтапной модели машинного обучения. Языковая модель преобразует токены текста в векторные представления. Далее для каждой пары токенов на основе их векторных представлений вычисляется оценка вероятности нахождения этих токенов либо в одной именной группе, либо в двух кореферентных именных группах. Таким образом, метод одновременно производит поиск именных групп и предсказывает кореферентную связь между ними.

Рассматривается задача управления движением летательных аппаратов в условиях неопределенностей, обусловленных неполным и неточным знанием их характеристик, а также нештатными ситуациями в полете, оказывающими влияние на свойства летательного аппарата как объекта управления. Одним из эффективных инструментов решения задач подобного рода, обеспечивающих корректировку алгоритмов управления летательного аппарата с учетом его изменившейся динамики, является обучение с подкреплением в варианте приближенного динамического программирования в сочетании с искусственными нейронными сетями. Применительно к задачам управления поведением сложных динамических систем в последнее десятилетие в рамках приближенного динамического программирования активно развивается семейство методов, известное под наименованием “метод адаптивного критика”. Рассматривается применение одного из вариантов этого подхода и развитие его за счет совместного использования с методом динамической инверсии. Данный подход позволяет формировать оптимальный адаптивный закон управления движением летательного аппарата. Его эффективность демонстрируется на примере управления продольным движением сверхзвукового пассажирского самолета.