Разработка методов и алгоритмов обеспечения отказоустойчивости робототехнических систем

Современные робототехнические системы (РТС) являются сложными динамическими объектами, которые характеризуются (помимо большой размерности) сочетанием дискретной и непрерывной динамик (т.е. являются гибридными системами), многоуровненной иерархией управления, неопределенностью среды функционирования и неточностью используемых математических моделей их отдельных составляющих (подсистем нижнего уровня), обусловливаемой неопределенностью и зависимостью параметров этих составляющих от внешних неконтролируемых факторов. Эти особенности РТС требуют при решении задач отказоустойчивого управления учитывать основные положения интеллектуального управления, включающих: 1) теорию ситуационного управления; 2) принцип иерархического построения системы отказоустойчивого управления; 3) использование существующих интеллектуальных технологий; 4) принцип адекватного соответствия степени интеллектуальности факторам неопределенности на различных уровнях отказоустойчивого управления. Жесткие требования, предъявляемые к надежности, безопасности и живучести современных РТС ответственного назначения (подводные роботы, манипуляторы, беспилотные летательные аппараты и др.), требуют разработки и применения эффективных методов и средств оперативного диагностирования (обнаружения, поиска и идентификации неисправностей и отказов) с последующими коррекцией законов управления и парированием этих неисправностей и отказов для обеспечения отказоустойчивости этих РТС. Целью проекта является разработка новых методов и алгоритмов решения диагностических задач и задач отказоустойчивого управления РТС на основе современных интеллектуальных технологий. Главный результат работы будет состоять в разработке новых методов и алгоритмов обнаружения, локализации и идентификации неисправностей и построения отказоустойчивых систем управления РТС, поддерживаемых существующими пакетами прикладных программ. Для достижения поставленной цели будут решены следующие основные укрупненные задачи. 1. Развитие методов решения задач диагностирования РТС на верхнем уровне отказоустойчивого управления с учетом представления РТС гибридной моделью и подхода к созданию нового метода отказоустойчивого управления на верхнем уровне РТС с учетом возможностей реализации различных ситуаций во внешней среде и предпочтительности реакций системы на эти ситуации. 2. Разработка новых робастных методов диагностирования, а также методов оценивания параметров и величин неисправностей в РТС, описываемых нелинейными нестационарными моделями и подвергаемых воздействию возмущающих факторов, на основе скользящих режимов и интервальных наблюдателей. Эти методы и алгоритмы будут обладать меньшей вычислительной сложностью, что даст возможность использовать их для проектирования РТС, обладающих свойством отказоустойчивости. 3. Разработка новых робастных методов и алгоритмов отказоустойчивого управления подсистемами РТС за счет наличия избыточных степеней подвижности и их использования при отказах основных степеней (нижний уровень управления) и обеспечении согласованного взаимодействия между этими двумя уровнями управления.