Синтез універсальної системи автоматичного керування безпілотними апаратами різних типів на основі модульного підходу

Abstract

У статті розглянуто проблему побудови універсальної системи автоматичного керування безпілотними апаратами різних типів, зокрема наземними, надводними та повітряними роботизованими платформами. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю уніфікації підходів до розроблення систем керування в умовах зростання різноманітності безпілотних засобів та їх широкого застосування у цивільних і військових задачах. Запропоновано модульний підхід до синтезу системи автоматичного керування, який передбачає декомпозицію системи на функціональні підсистеми: модуль стабілізації, модуль навігації, модуль планування руху та модуль адаптації до зовнішніх впливів. Обґрунтовано можливість використання єдиної архітектури керування для різних типів безпілотних апаратів шляхом уніфікації інформаційних потоків і застосування параметризованих моделей динаміки. Розглянуто особливості математичного опису динаміки безпілотних платформ різної фізичної природи та запропоновано узагальнену модель, що дозволяє реалізувати універсальні алгоритми керування. Проведено аналіз методів автоматичного керування, зокрема класичних (PID, LQR) та сучасних (адаптивних і робастних), з точки зору їх застосування в модульній структурі системи. Особливу увагу приділено інтеграції сенсорної інформації (IMU, GPS, LiDAR, відеосенсори) для забезпечення точного оцінювання стану апарата та формування керуючих впливів у реальному часі. Запропоновано підхід до масштабування системи для використання в гетерогенних групах безпілотних апаратів.