Фундаментальные основы и разработка новых методов анализа и синтеза информационно-управляющих систем автономных морских робототехнических комплексов различного вида и назначения

Объектом исследования являются автономные морские робототехнические комплексы различного вида и назначения. Предмет исследования – математические методы описания движения и навигации подводных роботов, основанные на математических моделях. Управление подводными роботами в кооперативном режиме с учетом информации от систем технического зрения. Управление манипуляторами подводного робота в согласованном режиме. Цель работы – создание математических основ построения систем согласованного управления подводными роботами с несколькими многозвенными манипуляторами, в том числе антропоморфного типа; решение задач навигации подводных роботов с учетом воздействия внешней среды на основе систем инерциальной навигации и технического зрения. Методы и результаты исследования. Получены уравнения модели, описывающей динамику подводного робота, в том числе для ряда частных случаев. В модели учтена физика внешней среды, динамика и кинематика робота с учетом манипуляторов. Приведено описание детерминированных задач управления подводных роботов с указанием полученных моделей. Описаны структурные свойства систем, выполнен синтез на основе функций Ляпунова. Приведено доказательство двух теорем, позволяющих получить точное решение задач синтеза, а также приведены асимптотические методы, позволяющие получить неточное решение. Описываются особенности применения данных методов. Предложен метод автоматического формирования дополнительных перемещений автономного подводного робота с установленным на его корпусе шестистепенным манипуляторами типа PUMA. Описан метод синтеза самонастраивающихся систем управления перемещениями рабочих органов подводных манипуляторов. Приведена разработка нейросети для решения обратной задачи кинематики. На основании построенной сети осуществлено моделирование движения манипуляторов по заданной траектории с высокой точностью. Решение указанной задачи осуществляется с минимальными задержками по времени, что позволяет использовать данный подход в реальном времени. Был разработан метод согласованного управления робототехническим комплексом с манипуляторами при выполнении работы по перемещению груза с сосредоточенной массой по заданной траектории. Для синтеза управления использован метод SDRE в комбинации с пропорциональным способом распределения нагрузки между манипуляторами. Проведенные экспериментальные исследования на реальных данных и компьютерное моделирование системы технического стереозрения. Выполнен обзор принципов построения морских мобильных научно-исследовательских лабораторий и даны рекомендации по созданию концептуальной модели.