International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Бычков И.В.   Кензин М.Ю.   Козлов Р.И.   Максимкин Н.Н.   Нагул Н.В.   Ульянов С.А.   Киселев Л.В.  

Методы и подходы к решению задач группового управления автономными подводными аппаратами

Reporter: Максимкин Н.Н.

     В настоящее время в океанографии и в прикладных подводных работах различного назначения интенсивно развиваются автоматизированные распределенные системы взаимодействующих неподвижных и движущихся платформ. Функционирование подобных систем основано, как правило, на использовании группировок автономных подводных аппаратов (АНПА). При этом решается ряд задач, связанных с осуществлением коллективных миссий АНПА, организацией согласованного поведения в реальной подводной среде. В докладе рассматривается поведение группы АНПА с постоянным или переменным составом, производящей обследование заданной акватории. Для задачи планирования согласованного движения группы АНПА разработана модель ситуационного управления с динамически обновляемыми сценариями.
      Предполагается, что исследуемая акватория разбита на области, за каждой из которых закреплен координатор, регулирующий число АНПА в ней, отдавая аппаратам команды переместиться из одной области в другую. В распоряжении каждого координатора имеются лишь приблизительные оценки числа аппаратов в контролируемых им областях. Для решения такой задачи децентрализованного распределения АНПА по областям применяется теория дискретно-событийных систем.
      Для осуществления обзорно-поисковых работ внутри каждой из областей (например, обследования некоторого участка) решается задача распределения заданий между аппаратами группы, и нахождения рационального маршрута перемещения АНПА между этими участками. На действия группы накладывается ряд ограничений: длина маршрутов аппаратов ограничена энергоемкостью их аккумуляторов, в ходе выполнения миссии каждый аппарат должен быть в состоянии связаться с любым другим аппаратом из группы и др. Решение поставленной задачи базируется на использовании генетических алгоритмов.
      При выполнении назначенных заданий и перемещении АНПА между областями одна из важных задач состоит в сохранении конфигурации группы. Для этой задачи предложена математическая формализация, включающая нелинейную динамическую модель с децентрализованным управлением. Для анализа свойства устойчивости формации используются достаточные условия диссипативности многокомпонентных систем, основанные на построении вектор-функций Ляпунова.