Мустаев А.Ф.
СРАВНЕНИЕ ВИДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗОВАННОЙ ГРУППОЙ РОБОТОВ *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются особенности существующих видов управления организованными группами роботов для выполнения единой целевой задачи
Ключевые слова:
роевое управление, управление группой роботов, группа роботов
Прежде чем приступить к рассмотрению существующих видов управления группами роботов, следует обратить внимание на то, что знания из одной предметной области часто переносятся в другую. Так произошло и в случае управления роботами, здесь заимствуется поведение стаи животных, колоний муравьёв, роёв пчел и т.д. Подобное поведение в живом мире необходимо для повышения способности выживания группы и её одиночных представителей. Отличительной особенностью является централизованное управление, специализация функций членов группы и сочетание общих целей с индивидуальными. При этом в рамках коллективных действий первые имеют приоритет. Индивидуальные интересы проявляются настолько, насколько это позволяет власть лидера. В больших природных группах одновременно со специализацией возникает иерархия. Следует учитывать, что, например, в колониях муравьёв нет централизованного управления поведением каждого представителя, это самоорганизующаяся система, которая проявляет некоторое разумное поведение. В этом случае можно рассмотреть три возможные стратегии управления: – централизованная — дистанционное управление с центральной базовой станции; – децентрализованная — лидер роя определяется на основе какого-либо алгоритма и не зависит от центральной управляющей станции; – смешанная — совмещает в себе преимущества централизованной и децентрализованной стратегий путем выделения лидера роя на основе одного из алгоритмов с передачей прав управления оператору при необходимости. В централизованной системе вся группа БПЛА, рассматривается как единое целое (как единый объект управления). Данная система включает центральное устройство (ЦУ) управления и каналы связи со всеми роботами. Каждый робот должен постоянно передавать в ЦУ информацию о своем состоянии и состоянии окружающей среды. На основе этой информации принимается решение для всех роботов группы о предпринимаемых действиях, направленных на достижение цели в текущий момент. Так, при централизованной организации на отдельные роботы группы возлагается либо только задача обеспечения выполнения действий, поступающих от ЦУ (как при дистанционном управлении), либо задача формирования и отработки отдельных действий по достижению промежуточных подцелей, поставленных ЦУ перед каждым роботом. Такой подход наиболее применим на промышленных предприятиях, т.е. когда действия роботов могут быть спланированы заранее. В децентрализованных системах существуют различные системы, реализующие виды стайного управления. Здесь каждый участник группы обладает своей системой управления (СУ). Эти системы объединены с помощью информационного канала связи, но каждая СУ отвечает за выбор действий робота в составе группы. Информация о действии, выбранном СУ, сообщается всем остальным, на основании чего последние могут скорректировать свои действия с учетом действия одного конкретного робота для оптимизации достижения групповой цели. В данном случае в составе группы может присутствовать локальный лидер, который организует взаимодействие небольшой группы роботов. Другим возможным вариантом подобной вида управления может являться система, где каждый робот группы также обладает своей СУ, но не имеют канала обмена информацией. При этом, в соответствии с видом управления группой, координацию своих групповых действий роботы осуществляют на основании анализа реакции среды на суммарное действие всей группы. В этом случае успешность действий будет ниже, чем при наличии лидера, т.к. агенты могут своими неорганизованными действиями мешать друг другу, т.е. в данном случае говорить, о организованной группе роботов не приходится. Одним из важных преимуществ децентрализованных систем является их высокая надёжность и живучесть, поскольку они могут приспосабливаться к изменениям ситуации в системе «группа–среда», и противостоять прерываниям связи или сбоям. Смешанная система применяется, когда необходимо управлять большой группой роботов, решающих одну крупную задачу, которую можно декомпозировать на несколько не связанных между собой подзадач. Если в этой группе можно выделить подгруппы роботов, ориентированных на выполнение этих подзадач, то наиболее целесообразной является смешанная организация управления. Данная организация управления сочетает в себе элементы централизованных и децентрализованных систем, т.е. реализовывать комбинированный вид управления. Такой вид взаимодействия может использоваться при организации совместных действий роботов в разных средах работы (например, на суше, на воде и в воздухе), чьи действия объединены единой целью (например, захват территории в широкомасштабных боевых действиях). Основные преимущества: более высокая надежность по сравнению с централизованными, возможность управления большими группами разнотипных роботов. К недостаткам можно отнести более сложную по сравнению с централизованными системами организацию информационных обменов между структурными единицами системы, а также высокие требования по производительности к вычислительным средствам систем управления подгруппами различных уровней.
Номер журнала Вестник науки №7 (16) том 2
Ссылка для цитирования:
Мустаев А.Ф. СРАВНЕНИЕ ВИДОВ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗОВАННОЙ ГРУППОЙ РОБОТОВ // Вестник науки №7 (16) том 2. С. 64 - 67. 2019 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/1944 (дата обращения: 25.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2019. 16+