Развитие алгоритмического и программного обеспечения высокопроизводительных вычислительных кластеров для анализа устойчивости и интеллектуального управления процессами, описываемыми сложными количественно-качественными математическими моделями логико-динамической природы.

1. Для дискретных (цифровых) систем управления нелинейными движущимися объектами разработано типовое представление математических моделей, учитывающее параметрические, координатные и иные неопределенности объекта, ограничения на управления, нестабильность и погрешности элементов, многократное квантование сигналов по уровню и времени, разнообразные возмущения, ориентированное на строгое исследование их динамических свойств методом редукции.
2. Получены новые критерии асимптотической устойчивости и диссипативности монотонных разностных уравнений с выпуклостью, применяемых как редуцированные системы для анализа непрерывно-дискретных моделей.
3. Разработана приоритетная конструктивная технология и основанные на методе редукции с векторными функциями Ляпунова алгоритмы анализа свойств устойчивости, диссипативности и других динамических свойств с вычислением гарантированных оценок точности, допустимых начальных состояний, достижимости, максимальных фазовых отклонений, времени регулирования и других прямых показателей качества нелинейных непрерывно-дискретных систем управления с неопределенностями, а также параметрического синтеза систем с субоптимальными оценками качества.
4. Предложен оригинальный подход к построению оценок динамических показателей при исследованиях систем управления нелинейными объектами со скачкообразными изменениями состава и структуры вследствие отказов, реконфигурации, логического управления, модернизации и развития системы.

Разработано специализированное логическое исчисление позитивно-образованных формул (по-формул), в котором возможен немонотонный вывод, естественно возникающий в задачах планирования движения АНПА. За основу логического конструктивного исчисления, которое встраивается в бортовую систему планирования, принято разработанное ранее конструктивное исчисление Jс, модифицированное в направлении учета устаревания (забывания) не нужных фактов, необходимого при конструктивном отыскании планов действий АНПА и обеспечивающего сокращение вывода. Доказаны: корректность правила вывода, полнота предложенного исчисления. Предложена некоторая стратегия вывода, с учетом которой формализацию задачи можно существенно упростить за счет отсутствия временн'ых переменных.
Программно реализован система-прувер предложенного логического исчисления. С помощью этого прувера решен тестовый пример поднятия груза двумя подводными роботами, который показал работоспособность предлагаемого подхода логического отыскания планов.
Разработан и программно реализован имитатор внешней среды, учитывающий воздействия, влияющие на динамику движения аппарата (например, придонные течения);
воздействия, регистрируемые различными сенсорами аппарата; условия внешней среды, влияющие на распространения сигналов при передаче сообщений. Использование графической библиотеки DirectX позволяет быстро переносить программное обеспечение на другие платформы.
Реализованы алгоритмы функционирования АНПА в имитаторе внешней среды. Рассмотрен пример динамического перепланирования миссий АНПА в зависимости от его текущего состояния и ценностей целей исследования.

АННОТАЦИЯ

1. Для дискретных (цифровых) систем управления нелинейными движущимися объектами разработано типовое представление математических моделей, учитывающее параметрические, координатные и иные неопределенности объекта, ограничения на управления, нестабильность и погрешности элементов, многократное квантование сигналов по уровню и времени, разнообразные возмущения и другие факторы, неизбежные для реальных объектов, ориентированное на строгое исследование их динамических свойств методом редукции.
2. Получены новые критерии асимптотической устойчивости и диссипативности монотонных разностных уравнений с выпуклостью, применяемых как редуцированные системы для анализа непрерывно-дискретных моделей.
3. Разработана приоритетная конструктивная технология и основанные на методе редукции с векторными функциями Ляпунова алгоритмы анализа свойств устойчивости, диссипативности и других динамических свойств с вычислением гарантированных оценок точности, допустимых начальных состояний, достижимости, максимальных фазовых отклонений, времени регулирования и других прямых показателей качества нелинейных непрерывно-дискретных систем управления с неопределенностями, а также параметрического синтеза систем с субоптимальными оценками качества.
4. Предложен оригинальный подход к построению оценок динамических показателей при исследованиях систем управления нелинейными объектами со скачкообразными изменениями состава и структуры вследствие отказов, реконфигурации, логического управления, модернизации и развития системы.
5. Рассмотрены возможности расширения потенциала управления автономными движущимися объектами путем использования некоторых новых методов представления и обработки знаний для повышения степени интеллектности верхних уровней систем управления.
6. Предложены оригинальные языковые средства логического моделирования автономных движущихся объектов и представления задач интеллектуального управления и навигации. Выделены их преимущества и ограничения в сравнении с известными.
7. Разработано специализированное логическое исчисление позитивно-образованных формул (по-формул), в котором возможен немонотонный вывод, естественно возникающий в задачах планирования движения АНПА.
8. Программно реализован система-прувер предложенного логического исчисления.
9. Разработан и программно реализован имитатор внешней среды.
10. Реализованы алгоритмы функционирования АНПА в имитаторе внешней среды.
11. Осуществлена экспериментальная реализация двух программных комплексов на ЭВМ с отработкой наиболее критических алгоритмов на высокопроизводительных вычислительных кластерах (МВС-1000/16):
- "ВФЛ-РЕДУКТОР" – программный комплекс для динамических исследований;
- " ЛУД " - программный комплекс интеллектуального построения планов действий и имитации функционирования автономных движущихся объектов в сложной неизвестной среде.

Директор ИДСТУ СО РАН,
научный руководитель НИР
академик РАН _____________________________ С.Н. Васильев