ГІБРИДНИЙ МЕТОД АДАПТИВНОГО КЕРУВАННЯ ЗМІННИМ РЕЖИМОМ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ ІЗ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЮ ОНЛАЙН-КОМПЕНСАЦІЄЮ ЗБУРЕНЬ

Анотація

У статті розв’язано актуальну науково-технічну суперечність між необхідністю підвищення точності навігаційного керування автономними безпілотними літальними апаратами (БПЛА) та жорсткими обмеженнями ресурсів бортових обчислювальних систем. Запропоновано інтелектуально-робастну архітектуру керування, що базується на синтезі адаптивного методу змінного режиму (ASMC) та рекурентної нейро-нечіткої мережі RSEFNN. Наукова новизна роботи полягає в удосконаленні гібридного підходу, який, на відміну від класичних робастних методів, використовує інтелектуальний спостерігач для онлайн-ідентифікації та компенсації нелінійних складових динаміки й зовнішніх збурень. Це дозволило суттєво знизити коефіцієнти підсилення розривної частини контролера, мінімізувати ефект «деренчання» та підвищити енергоефективність актуаторів. Математичне доведення стійкості замкненої системи за прямим методом Ляпунова підтвердило асимптотичну збіжність помилок відстеження траєкторії до нуля та гарантувало чисельну стабільність процесів навчання нейромережі. Важливим практичним внеском є впровадження методів придушення високочастотних осциляцій через заміну розривної функції керування її гладкою апроксимацією на основі адаптивного граничного шару та гіперболічного тангенса. Для забезпечення детермінованості обчислювального циклу в реальному часі застосовано оптимізацію за методом Паде, що дозволило мінімізувати алгоритмічну латентність і досягти частоти керування до 1000 Гц на вбудованих CPU без спеціалізованих прискорювачів. Результати порівняльного аналізу підтвердили високу робастність розробленого методу в умовах інтенсивних вітрових навантажень. Зокрема, використання контролера ASMC+RSEFNN дозволило підвищити точність позиціонування у сталому режимі в 10,2–12,6 раза порівняно з класичними ПІД-регуляторами. Інтегрований нейро-нечіткий ідентифікатор забезпечив ефективну компенсацію систематичного вітрового зсуву, що є критичним фактором для виконання завдань прецизійного донаведення БПЛА у складних метеорологічних умовах.