Adaptive multilayer management remotely operated underwater vehicle
Authors: Данцевич И.М. 
Published: December 2021

В статье рассматривается самоорганизующаяся адаптивная система управления телеуправляемыми необитаемыми подводными аппаратами. Адаптивная нейронная система многослойного управления построена по принципу декомпозиции мультичастотного набора входных сигналов, формируемых в адаптивном джойстике управления. Декомпозиция наборов последовательностей управляющих сигналов проходит процедуру трешолдинга, разделения по оценкам спектра мультичастотного сигнала управления. Каскадный алгоритм построен по принципу интерполяции и децимации коэффициентов фильтра. Трешолдинг реализуется свёрткой форматного кадра управляющего сигнала с коэффициентами всплеск формирующего фильтра в базисе всплесков Добеши. Интерполяция коэффициентов фильтра происходит сдвигом частоты, децимация схлопыванием коэффициентов фильтра. Спектральные оценки, построенные по среднеквадратическому значению спектра, укладываются в спектральный радиус нормированного сигнала и формируют матрицу математического ожидания адаптивного сигнала управления.
Реакции пилота телеуправляемого необитаемого подводного аппарата формируют управляющие сигналы в трёх плоскостях с заданными скоростями и моментами. Трешолдинг в базисе всплесков позволяет формировать сигналы управления с оптимальной крутизной выходной характеристики, что позволяет отказаться от необходимой ручной регулировки мощностей движителей двигательно-рулевого комплекса, при реализации полуавтоматичеcкого и автоматического управления.
Обратная связь системы управления по наблюдаемой динамике позволяет реализовать функцию автопилота, с учётом заданных критериев качества.
The article discusses the self-organizing adaptive system management remotely operated underwater vehicle. Adaptive neural system of multilayer control is built on the principle of decomposition of multi-frequency set of input signals generated in adaptive joystick of management. The decomposition of the sets of control signal sequences undergoes the procedure of tresholding, separation by estimates of the spectrum of the multi-frequency control signal. The cascade algorithm is based on the principle of interpolation and decimation of filter coefficients. Tresholding is implemented by convolving the format frame of the control signal with wavelet coefficients of the forming filter in the basis of Dobeshi wavelet. Interpolation of filter coefficients occurs by frequency shift, decimation by collapse of filter coefficients. Spectral estimates based on the standard value of the spectrum fit into the spectral radius of the normalized signal and form a matrix of mathematical expectation of the adaptive control signal.
The reactions of the pilot of a remotely operated underwater vehicle form control signals in three planes with given speeds and moments. Tresholding in the basis of wavelets allows you to generate control signals with an optimal slope of the output characteristic, which allows you to abandon the necessary manual adjustment of the powers of the propulsion engines of the engine-steering system, when implementing semi-automatic and automatic control.
Feedback of the control system according to the observed dynamics allows implementing the autopilot function, taking into account the specified quality criteria.