Синтез універсальної системи автоматичного керування безпілотними апаратами різних типів на основі модульного підходу
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2026-1(97)-203-209Ключові слова:
безпілотні апарати, системи автоматичного керування, модульна архітектура, адаптивне керування, робототехніка, сенсорна інтеграціяАнотація
У статті розглянуто проблему побудови універсальної системи автоматичного керування безпілотними апаратами різних типів, зокрема наземними, надводними та повітряними роботизованими платформами. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю уніфікації підходів до розроблення систем керування в умовах зростання різноманітності безпілотних засобів та їх широкого застосування у цивільних і військових задачах. Запропоновано модульний підхід до синтезу системи автоматичного керування, який передбачає декомпозицію системи на функціональні підсистеми: модуль стабілізації, модуль навігації, модуль планування руху та модуль адаптації до зовнішніх впливів. Обґрунтовано можливість використання єдиної архітектури керування для різних типів безпілотних апаратів шляхом уніфікації інформаційних потоків і застосування параметризованих моделей динаміки. Розглянуто особливості математичного опису динаміки безпілотних платформ різної фізичної природи та запропоновано узагальнену модель, що дозволяє реалізувати універсальні алгоритми керування. Проведено аналіз методів автоматичного керування, зокрема класичних (PID, LQR) та сучасних (адаптивних і робастних), з точки зору їх застосування в модульній структурі системи. Особливу увагу приділено інтеграції сенсорної інформації (IMU, GPS, LiDAR, відеосенсори) для забезпечення точного оцінювання стану апарата та формування керуючих впливів у реальному часі. Запропоновано підхід до масштабування системи для використання в гетерогенних групах безпілотних апаратів.
Посилання
Pommeranz R., Tebbe K., Heynicke R. and Scholl G. (2025), «A Modular and Scalable System Architecture for Heterogeneous UAV Swarms Using ROS 2 and PX4-Autopilot», arXiv, doi: 10.48550/arXiv.2510.27327.
PX4-Autopilot v1.16.0 Release Notes, [Online], available at: https://docs.px4.io/v1.16/en/releases/1.16
Ni, J., Zhao, Y., Zhang Z. et al. (2026), «A survey on theories and applications for multi-robot cooperative hunting», Robotics and Autonomous Systems, Vol. 197, doi: 10.1016/j.robot.2025.105296.
Ouerdane F., Abubaker A., Aremu M.B. et al. (2025), «Multi-Domain Robot Swarm for Industrial Mapping and Asset Monitoring: Technical Challenges and Solutions», Sensors, Vol. 25, No. 20, doi: 10.3390/s25206295.
Gao J., Sha J., Wang Y. et al. (2024), «A fast and stable GNSS-LiDAR-inertial state estimator from coarse to fine by iterated error-state Kalman filter», Robotics and Autonomous Systems, Vol. 175, doi: 10.1016/j.robot.2024.104675.
Ijaz S., Shi Y., Khan Y.A. et al. (2024), «Robust adaptive control law design for enhanced stability of agriculture UAV used for pesticide spraying», Aerospace Science and Technology, Vol. 155, Part 2, doi: 10.1016/j.ast.2024.109676.
Hui, N., Guo, Y., Han, X. and Wu B. (2024), «Robust H-Infinity Dual Cascade MPC-Based Attitude Control Study of a Quadcopter UAV», Actuators, Vol. 13, No. 10, doi: 10.3390/act13100392.
Zhang, Y., Nie, B., Cao, Z. et al. (2025), «Disturbance-Aware Adaptive Compensation in Hybrid Force-Position Locomotion Policy for Legged Robots», arXiv, doi: 10.48550/arXiv.2506.00472.
Kravchuk, A.R., Tkachuk, A.H., Humeniuk A.A. et al. (2025), «Avtomatyzovana systema diahnostyky vysokovoltnykh elektrychnykh merezh na osnovi BPLA ta tekhnichnoho zoru», Naukovi pratsi DonNTU. Seriia. «Elektrotekhnika i enerhetyka», No.2 (33), рр. 82–91.
Kravchuk, A.R., Tkachuk, A.H., Dobrzhanskyi, O.O. et al. (2025), «Analiz metodiv avtonomnoi navihatsii BPLA v umovakh vidsutnosti GPS-syhnalu», Naukovyi zhurnal «Tekhnichna inzheneriia», No.1 (95), рр. 235–242.
Список використаної літератури:
A Modular and Scalable System Architecture for Heterogeneous UAV Swarms Using ROS 2 and PX4-Autopilot / R.Pommeranz, K.Tebbe, R.Heynicke, G.Scholl // arXiv. – 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2510.27327.
PX4-Autopilot v1.16.0 Release Notes [Electronic resource]. – Access mode : https://docs.px4.io/v1.16/en/releases/1.16.
A survey on theories and applications for multi-robot cooperative hunting / J.Ni, Y.Zhao, Z.Zhang and other // Robotics and Autonomous Systems. – 2026. – Vol. 197. DOI: 10.1016/j.robot.2025.105296.
Multi-Domain Robot Swarm for Industrial Mapping and Asset Monitoring: Technical Challenges and Solutions / F.Ouerdane, A.Abubaker, M.B. Aremu and other // Sensors. – 2025. – Vol. 25, № 20. DOI: 10.3390/s25206295.
A fast and stable GNSS-LiDAR-inertial state estimator from coarse to fine by iterated error-state Kalman filter / J.Gao, J.Sha, Y.Wang and other // Robotics and Autonomous Systems. – 2024. – Vol. 175. DOI: 10.1016/j.robot.2024.104675.
Robust adaptive control law design for enhanced stability of agriculture UAV used for pesticide spraying / S.Ijaz, Y.Shi, Y.A. Khan and other // Aerospace Science and Technology. – 2024. – Vol. 155, Part 2. DOI: 10.1016/j.ast.2024.109676.
Robust H-Infinity Dual Cascade MPC-Based Attitude Control Study of a Quadcopter UAV / N.Hui, Y.Guo, X.Han, B.Wu // Actuators. – 2024. – Vol. 13, № 10. DOI: 10.3390/act13100392.
Disturbance-Aware Adaptive Compensation in Hybrid Force-Position Locomotion Policy for Legged Robots / Y.Zhang, B.Nie, Z.Cao and other // arXiv. – 2025. DOI: 10.48550/arXiv.2506.00472.
Автоматизована система діагностики високовольтних електричних мереж на основі БПЛА та технічного зору / А.Р. Кравчук, А.Г. Ткачук, А.А. Гуменюк та інші // Наукові праці ДонНТУ. Серія : «Електротехніка і енергетика». – 2025. – №2 (33). – С. 82–91.
Аналіз методів автономної навігації БПЛА в умовах відсутності GPS-сигналу / А.Р.Кравчук, А.Г.Ткачук, О.О. Добржанський та інші // Науковий журнал «Технічна інженерія», 2025. – №1 (95). – С. 235–242.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Андрій Геннадійович Ткачук, Антон Романович Кравчук, Оксана Андріївна Черниш, Володимир Володимирович Воротніков, Вероніка Юріївна Ткачук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
