Изилдөө эки автономдуу суу астындагы аппарат бир жүктү ташыган үч башка системада актуаторлордун жолду ээрчүү башкаруусун карайт: катуу туташтырылган ташуу системасы (Rigid-Connection Transportation System, RCTS), ийкемдүү/муундуу туташтырылган ташуу системасы (Flexible-Connection Transportation System, FCTS) жана лидер–ээрчүүчү формациялык башкаруусу бар ташуу системасы (Leader–Follower-Formation Control Transportation System, LFFCTS). Изилдөөчүлөр туруктуу коэффициенттүү салттуу PID башкаруунун ордуна PID коэффициенттерин реалдуу убакытта жөнгө салган кайра таратуу нейрон тармагына негизделген Neural Network-Augmented Control (NNAC) колдонуп, сенсордук жана процесс ызы-чуусу шартында абалды баалоо үчүн Extended Kalman Filter (EKF) кошушкан. Симуляцияларда NNAC салттуу PIDге салыштырмалуу изилденген кыймыл өзгөрмөлөрүнүн RMSE маанилерин болжол менен %26–72 азайткан. Бирок жогорку башкаруу тактыгы актуаторлордун көбүрөөк кубат талап кылышы менен коштолгон. Натыйжалар математикалык модель жана симуляция чөйрөсүнө тиешелүү; изилдөө чыныгы деңиз сыноосун, физикалык прототипти же талаалык текшерүүнү бербейт.

Ызы-чуулуу шарттардагы NNAC натыйжаларында RCTS үчүн surge жана heave RMSE маанилери тиешелүүлүгүнө жараша 1,08 m жана 1,22 m; FCTS үчүн 1,14 m жана 1,01 m болуп эсептелген. LFFCTSтин лидер аппараты 1,03 m жана 0,98 m RMSE көрсөткөндө, ээрчүүчү аппаратта бул маанилер 2,08 m жана 1,92 mге чейин өскөн. FCTSтин эки муундуу туташуу бурчунун RMSE маанилери 4,32° жана 5,13° болгон. Изилдөөчүлөрдүн жалпы баалоосунда RCTS эң жогорку жалпы кыймыл тактыгын эң төмөн актуатор энергия талабы менен камсыз кылса, FCTS эң жогорку кубат керектөөсүн көрсөткөн; LFFCTS болсо ийкемдүүлүк менен башкаруу натыйжалуулугунун ортосундагы аралык чечим болгон.

Түркия жагынан баалоо: Изилдөөдө колдонулган ыкма автономдуу суу астындагы аппараттар, деңиз түбүндөгү жүк ташуу, суу астындагы робототехника, жээктен тышкаркы операциялар, деңиз изилдөөлөрү жана коргонуу максатындагы көп аппараттуу роботтук системалар боюнча Түркиядагы инженердик иштерге методологиялык үлгү боло алат. Айрыкча сенсордук белгисиздик шартында жасалма нейрон тармагы колдогон актуатор башкаруусун EKF менен айкалыштыруу көңүл бурарлык. Ошол эле учурда изилдөөдөгү гидродинамикалык божомолдор, ызы-чуу деңгээлдери, байланыш шарттары жана Minerva HAUV модели белгилүү бир симуляциялык алкакка тиешелүү. Түркиянын чыныгы деңиз шарттары, агымдары, сенсордук инфраструктурасы, аппарат геометриялары жана операциялык милдеттери үчүн түздөн-түз иштөө кепилдигин чыгарууга болбойт.

Изилдөөнүн негизги көйгөйү эмнеде?

Жүктү суу астында автономдуу ташуу аппараттын максаттуу чекитке жетишин гана талап кылбайт. Аппараттар жүктү тең салмакта кармап, белгиленген жолду ээрчип, зарыл болгондо туруктуу абалда тура алышы жана сенсор өлчөөлөрүндөгү белгисиздиктерге карабастан актуаторлорун туура башкара билиши керек. Бир нече аппарат колдонулганда туташуу түрү да системанын динамикасын олуттуу өзгөртөт.

Изилдөө бул көйгөйдү үч башка ташуу архитектурасы аркылуу карайт. RCTSте эки Hovering Autonomous Underwater Vehicle (HAUV) жана жүк катуу туташуулар аркылуу бир бүтүн сыяктуу кыймылдайт. FCTSте аппараттар менен жүктүн ортосунда муундуу туташуулар болгондуктан, аппараттардын кыймылдарынан тышкары туташуу бурчтары да башкарылышы керек. LFFCTSте болсо аппараттар түздөн-түз бир катуу түзүлүштү түзбөйт; лидер аппараттын кыймылы ээрчилет, ал эми ээрчүүчү аппарат формация башкаргычы аркылуу лидер менен белгиленген геометриялык байланышты сактайт.

Эмне үчүн классикалык торпедо түрүндөгү AUV ордуна HAUV колдонулган?

Изилдөөдө салттуу торпедо түрүндөгү AUVлердин ордуна Minerva ROV модели автономдуу иштей тургандай каралып, Hovering Autonomous Underwater Vehicle деп аталган. Изилдөөчүлөрдүн жүйөсү боюнча жүк ташуу милдеттеринде аппарат surge, sway жана heave багыттарында так кыймылдай алышы жана жүктү алуу же түшүрүү учурунда белгиленген жерде илинип тура алышы керек.

Minerva платформасында беш түртүүчү актуатор бар. Алардын бири туурасынан түртүү күчүн жаратат, эки актуатор вертикалдык кыймылды камсыз кылат; калган эки актуатор болсо октук багытка карата 10° бурч менен жайгаштырылып, октук жана туурасынан түртүү компоненттерин жаратат.

Үч суу астындагы ташуу системасы бири-биринен кандай айырмаланат?

RCTS, эки HAUVду, жүктү жана катуу туташууларды бир механикалык корпус катары карайт. Изилдөөдө аппараттар менен жүктүн ортосундагы туташуулар 1 m × 0,25 m × 0,01 m өлчөмүндөгү алюминий элементтер катары моделденген. Аппараттар менен жүктүн ортосунда салыштырмалуу кыймыл жок деп кабыл алынган.

FCTSте эки аппарат жүктү 3 m узундуктагы муундуу туташуулар аркылуу ташыйт. Бул архитектурада жүктүн жолу гана эмес, туташуулардын бурчтук абалы да башкаруу көйгөйүнө кирет. Ызы-чуулуу симуляцияда туташуу 01 үчүн +40°, туташуу 02 үчүн −40° максаттуу бурчтар колдонулган.

LFFCTSте аппараттардын бири лидер, экинчиси ээрчүүчү. Лидер пландалган жолду ээрчип жатканда, ээрчүүчү формация башкаргычынан алган маалыматтары менен лидерге карата белгиленген салыштырмалуу абалды сактоого аракет кылат. Бул система физикалык жактан көбүрөөк кайра конфигурациялануучу ташуу геометриясын сунуш кылганы менен, ээрчүүчү аппарат буйруктарды кыйыр түрдө алгандыктан ээрчүү катасы көбөйүшү мүмкүн.

Жүк кандай моделденген?

Жүк көлөмү 1 m³ болгон куб формасындагы контейнер катары моделденип, болжол менен 10.055 N көтөрүү күчү берилген. RCTS үчүн аналитикалык жөнөкөйлөтүү максатында жүк нейтралдуу сүзгүч деп кабыл алынган. Бирок булакта бул абалга туура келген масса 1.025 kg деп жазылган. Ушул эле бөлүмдө FCTS жана LFFCTS үчүн 10.100 N салмакка туура келген болжол менен 1030 kg мааниси берилгендиктен, 1.025 kg деген жазуу булактын ичинде физикалык/жазуудагы карама-каршылыкты түзөт. Бул маани бул жерде үнсүз өзгөртүлгөн жок.

FCTS жана LFFCTSте жүк бир аз терс сүзгүч катары моделденип, 10.100 N салмак колдонулган. FCTS үчүн мунун себеби — алгачкы ылдый кыймыл учурунда нейтралдуу же оң сүзгүч жүк туташууларда жетиштүү чыңалуу пайда болгонго чейин ордунда калып, аппараттар менен жүктүн ортосунда каалабаган салыштырмалуу кыймыл пайда болушу мүмкүн.

Динамикалык моделдер кандай түзүлгөн?

Талдоо вертикалдык тегиздик менен чектелген. RCTS үчүн Newton–Euler ыкмасы колдонулуп, негизги кыймыл теңдемеси төмөнкүдөй берилген:

\[ M_t\dot{v}+C_t(v)v+D_t(v)v+g_t(\eta)=\tau_t \]

Бул жерде \(M_t\) бириктирилген масса матрицасын, \(C_t(v)\) Coriolis жана борбордон четтөөчү мүчөлөрдү, \(D_t(v)\) гидродинамикалык басаңдоону, \(g_t(\eta)\) гидростатикалык таасирлерди жана \(\tau_t\) актуаторлордон келген жалпы түртүү векторун билдирет.

RCTSтин вертикалдык тегиздиктеги ылдамдык вектору:

\[ v= \begin{bmatrix} u\\ w\\ q \end{bmatrix} \]

жана поза вектору:

\[ \eta= \begin{bmatrix} x\\ z\\ \theta \end{bmatrix} \]

түрүндө аныкталган. Бул жерде \(x\) surge багытындагы абалды, \(z\) heave багытындагы абалды жана \(\theta\) pitch бурчун билдирет.

FCTSтин муундуу туташууларынан улам система Lagrange ыкмасы менен моделденген:

\[ M(\eta)\ddot{\eta} + D(\eta,\dot{\eta})\dot{\eta} + g(\eta) = \tau \]

Бул моделде жүк менен аппараттардын кыймылдарынан тышкары муундуу туташуулардын \(\alpha_n\) бурчтары да жалпыланган координаттарга киргизилет. Ошондуктан FCTSтин башкаруу көйгөйү RCTSке караганда жогорку өлчөмдүү жана өз ара байланышкан динамикалык түзүлүштү түзөт.

LFFCTS үчүн лидер менен ээрчүүчүнүн салыштырмалуу абалы \(\beta_x\), \(\beta_z\) жана салыштырмалуу pitch бурчу \(\theta_{LF}\) аркылуу аныкталган. Формацияны башкаруу мыйзамы изилдөөдө:

\[ \dot{\chi}=-k_f(\chi-\chi_d) \]

түрүндө берилген. Формация башкаргычынын коэффициенти \(k_f=1{,}5\) катары колдонулган.

Модель кандай жөнөкөйлөтүүлөрдү камтыйт?

Изилдөө чыныгы деңиз чөйрөсүнүн бардык таасирлерин моделдебейт. Талдоо вертикалдык тегиздик менен чектелген; система терең сууда жана беттик толкундар таасир бербеген аймактан төмөн иштейт деп кабыл алынган. Башка суу астындагы аппараттардын, деңиз жандыктарынын же курулмалардын гидродинамикалык өз ара таасирлери эске алынган эмес. FCTSтин муундуу туташууларынын ийкемдүүлүгү жана массасы эске алынган эмес. LFFCTSте болсо байланыш чектөөлөрү нөл деп кабыл алынган. Бул божомолдор айрыкча чыныгы талаа көрсөткүчтөрүнө жалпылоо жасалганда маанилүү.

Extended Kalman Filter эмне үчүн колдонулган?

Башкаргыч аппараттын чыныгы абалын түздөн-түз жана кемчиликсиз билет деген божомолго негизделген эмес. Изилдөөчүлөр сенсор өлчөө каталарын жана моделге кирбеген айлана-чөйрөлүк/динамикалык таасирлерди өзүнчө ызы-чуу булактары катары аныкташкан. Сызыктуу эмес системанын абалдарын баалоо үчүн Extended Kalman Filter (EKF) колдонулган.

Абалды моделдөө:

\[ \dot{x}=f(x,\tau)+w_d \]

ал эми өлчөө модели:

\[ z=h(x)+w_n \]

түрүндө. Бул жерде \(w_d\) процесс ызы-чуусун, \(w_n\) сенсор ызы-чуусун билдирет. Экөө тең орточо мааниси нөл болгон ак Гаусс процесстери деп кабыл алынган.

EKFтин түзөтүү баскычындагы негизги абалды жаңыртуу:

\[ \hat{x}_k=x_k^-+ K_k\left[z_k-h(x_k^-)\right] \]

түрүндө. \(K_k\) — моделдин болжолу менен өлчөөнүн ортосундагы белгисиздик тең салмагын аныктаган Kalman коэффициенти.

Ызы-чуу деңгээлдери кандай тандалган?

Сенсор ызы-чуусу үчүн IMU жана USBL/SLAM изилдөөлөрүндөгү маанилерге таянып, абал, багыт жана ылдамдык өзгөрмөлөрү үчүн дисперсиялар тандалган. Изилдөөдө колдонулган сенсор ызы-чуусунун дисперсиялары төмөнкүдөй:

Процесс ызы-чуусу үчүн изилдөөчүлөр суу астындагы аппараттарда түз салыштырууга боло турган дисперсия маанилери чектелүү экенин белгилеп, жер үстүндөгү аппараттардын маанилерине жана деңиз агымы боюнча маалыматтарга негизделген болжолдуу тандоо жасашкан:

Бул жагдай изилдөөнүн маанилүү чектөөлөрүнүн бири: колдонулган процесс ызы-чуусу чыныгы деңиз сыноосунда өлчөнүп системага киргизилген эмес; тандалган дисперсиялар менен кокус Гаусс ызы-чуусу түрүндө моделденген.

Neural Network-Augmented Control кандай иштейт?

NNAC өз алдынча PIDнин ордун баскан бир гана кара куту башкаргыч эмес. Изилдөөдө кайра таратуу жасалма нейрон тармагы PID башкаргычынын \(K_p\), \(K_i\) жана \(K_d\) коэффициенттерин системанын учурдагы жүрүм-турумуна жараша жөнгө салат. Ошентип, туруктуу PID коэффициенттеринин ордуна катага жана катанын өзгөрүшүнө жараша үзгүлтүксүз жаңыланган башкаруу параметрлерин алуу көздөлөт.

Нейрон тармагынын негизги натыйжалуулук функциясы:

\[ E(k)=\frac{1}{2}[r(k)-y(k)]^2 \]

түрүндө аныкталган. \(r(k)\) максаттуу жоопту, ал эми \(y(k)\) системанын чыныгы чыгышын билдирет.

Тармактын салмактары градиенттик түшүү жана momentum мүчөсү менен жаңыланат:

\[ \Delta\omega(k)= -\eta\frac{\partial E(k)}{\partial\omega} + \alpha\Delta\omega(k-1) \]

Изилдөөдө бардык ташуу системалары үчүн үйрөнүү ылдамдыгы \(\eta=0{,}5\), ал эми momentum коэффициенти \(\alpha=0{,}1\) катары тандалган.

Нейрон тармагынын архитектуралары эмне үчүн айырмаланат?

RCTS үчүн 8–14–6, LFFCTSтеги ар бир аппарат үчүн 8–10–6, ал эми FCTS үчүн 16–10–12 тармак түзүлүшү колдонулган. Биринчи сан кирүү түйүндөрүн, экинчи сан жашыруун катмардагы нейрондорду, акыркы сан болсо PID параметрлерин чыгарган чыгуу түйүндөрүн билдирет.

RCTS эки HAUVдан, туташуулардан жана жүктөн турган чоңураак катуу түзүлүш болгондуктан, бир LFFCTS аппаратына караганда көбүрөөк жашыруун нейрон колдонулган. FCTSте болсо эки муундуу туташуунун абалы жана бурч каталары да башкаруу системасына киргизилгендиктен, кирүү жана чыгуу өлчөмдөрү чоңоёт.

Салттуу PID менен салыштыруу кандай жүргүзүлгөн?

Салыштыруу үчүн бардык системаларга кол менен жөнгө салынган салттуу PID башкаргычтары да колдонулган. Изилдөөчүлөр ар кандай PID коэффициенттери менен бир нече симуляция жүргүзгөндөн кийин канааттандырарлык жол ээрчүүнү камсыз кылган коэффициент топтомдорун тандашкан. Ошентип, NNAC жана туруктуу коэффициенттүү PID бир эле ташуу архитектураларында сенсордук жана процесс ызы-чуусу шартында салыштырылган.

Пландалган жол кандай болгон?

Жол ар бири 40 секунд болгон төрт бөлүккө бөлүнүп, жалпы баалоо убактысы 160 секунд болгон. RCTS жана FCTS үчүн негизги абал чекиттери тиешелүүлүгүнө жараша (0,0), (5,10), (10,15) жана (20,20) m деп аныкталган; акыркы бөлүктө система максаттуу абалда кармалган.

LFFCTSтин лидер аппараты жүктүн башка системалар менен салыштырууга боло турган абалда калышын камсыз кылуу үчүн x багытындагы 4,24 m геометриялык офсетти эске алып, башка координаттарды ээрчиген. Лидер үчүн аралык максаттар 7,12 m, 12,12 m жана 22,12 m x координаттарын камтыйт.

Ызы-чуу шартында кайсы система такыраак ээрчиген?

NNAC менен ызы-чуулуу шартта RCTSтин surge RMSEси 1,08 m, heave RMSEси 1,22 m. FCTSте тиешелүү маанилер 1,14 m жана 1,01 m. LFFCTS лидери 1,03 m жана 0,98 m менен окшош тактык деңгээлин сактаган, ал эми ээрчүүчү аппарат 2,08 m жана 1,92 m RMSE көрсөткөн.

Бул натыйжа LFFCTSте лидер менен ээрчүүчү бирдей так эмес экенин көрсөтөт. Изилдөөнүн түшүндүрмөсүнө ылайык, ээрчүүчү түздөн-түз пландалган жолду эмес, лидердин абалдарынан алынган формация командаларын ээрчигендиктен, каталар жана кечигүүлөр топтолот.

FCTS муундардын бурчтарын канчалык жакшы башкарган?

Ызы-чуу шартында FCTSтин максатталган +40° жана −40° туташуу бурчтары сакталган. Биринчи туташуунун бурч RMSEси 4,32°, экинчисиники 5,13° болуп эсептелген. Идеалдуу шартта ошол эле маанилер тиешелүүлүгүнө жараша 4,06° жана 4,90°.

12-сүрөттө бурчтарды башында максаттуу маанилерге алып келүү үчүн болжол менен ±1800 Nm деңгээлиндеги баштапкы моменттер көрүнөт, андан кийин башкаруу моменттери туташуу абалдарын сактоо үчүн үзгүлтүксүз өзгөрөт. Бул жүрүм-турум FCTS эмне үчүн көбүрөөк актуатор күчүн талап кыларын түшүндүргөн маанилүү модель натыйжасы.

NNAC салттуу PIDге салыштырмалуу эмне берди?

Ызы-чуулуу шарттарда NNAC билдирилген бардык кыймыл тактыгы салыштырууларында салттуу PIDден төмөн RMSE көрсөткөн.

Эң чоң салыштырмалуу RMSE азайышы LFFCTSтин pitch башкаруусунда %72,5; эң төмөн билдирилген жакшыртуу ээрчүүчү аппараттын heave кыймылында %26,4 болгон.

Жогорку тактыктын энергиялык баасы кандай болгон?

NNACтин динамикалуураак PID коэффициенттерин жаратышы актуатор аракетин көбөйткөн. Ызы-чуулуу симуляцияларда RCTSтин жалпы кубат көрсөткүчү салттуу PID менен 147,6 W болсо, NNAC менен 203,2 Wга; FCTSте 225,1 Wдан 299,0 Wга; LFFCTSте 122,62 Wдан 206,5 Wга чейин өскөн.

Булактын 15- жана 16-таблицаларында бул өзгөрүүлөр тиешелүүлүгүнө жараша %27,4, %24,7 жана %40,6 “өсүү” деп белгиленген. Бирок бул пайыздар баштапкы PID маанисин бөлгүч катары алган стандарттык пайыздык өсүү эсептөөсүнө туура келбейт; таблицадагы катыштар айырманы NNAC маанисине бөлүүгө шайкеш келет. Ошондуктан бул жерде салыштыруунун илимий булагы катары чийки PID жана NNAC кубат маанилери сакталган.

Үч архитектуранын негизги инженердик компромисси эмнеде?

RCTS механикалык жактан эң чектелген түзүлүш болгону менен, бөлүктөрдүн ортосунда салыштырмалуу кыймыл жок болгондуктан башкаруу жагынан эң жөнөкөй системаны түзүп, изилдөөчүлөрдүн жалпы баалоосунда эң жогорку тактык менен эң төмөн кубат талабын бирге камсыз кылган.

FCTS физикалык жактан ийкемдүү болсо да, туташуу бурчтарын үзгүлтүксүз башкарууга тийиш. Бул кошумча динамикалык позициялоо милдетинен улам үч архитектуранын ичинде эң жогорку кубат керектөөнү көрсөткөн.

LFFCTS физикалык кайра конфигурациялануу жана актуатор талабы жагынан FCTSтен пайдалуураак деп табылган. Бирок ээрчүүчүнүн лидер аппараттын маалыматына жана формация башкаруусуна көз каранды болушу ээрчүүчүнүн абал тактыгын төмөндөткөн.

Ошондуктан изилдөөчүлөр ачык жана тоскоолдуктары аз терең суу операциялары үчүн RCTSти; тар өтмөктөр же аппараттардын салыштырмалуу абалын өзгөртүүнү талап кылган чөйрөлөр үчүн LFFCTSти ылайыктуураак вариант деп баалашкан. Бул изилдөөнүн симуляция шарттарындагы долбоордук баалоо; чыныгы деңиз миссияларында тастыкталган операциялык артыкчылык дегенди билдирбейт.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• NNAC изилдөөдө колдонулган симуляция шарттарында салттуу туруктуу коэффициенттүү PIDге караганда төмөн кыймыл RMSE маанилерин берген.
• EKF менен бирге колдонулган NNAC белгиленген сенсордук жана процесс ызы-чуусу шартында үч ташуу архитектурасынын тең пландалган кыймылды аткаруусуна мүмкүндүк берген.
• RCTS, FCTS жана LFFCTS бир эле башкаруу көйгөйү боюнча эквиваленттүү эмес; туташуу архитектурасы актуатор жүгүн жана ээрчүү тактыгын өзгөртөт.
• FCTSте туташуу бурчтарын башкаруу кошумча актуатор аракетин жана жогорку жалпы кубат көрсөткүчүн талап кылган.
• LFFCTSтин ээрчүүчү аппараты лидерден кыйыр буйрук алгандыктан, лидер аппаратка караганда жогорку сызыктуу кыймыл катасын көрсөткөн.
• Кыймыл тактыгындагы жакшыртуу жогорку актуатор кубат талабы менен коштолгон.

Изилдөө далилдебеген же сынабаган жыйынтыктар

• NNAC чыныгы деңиз операциясында ошол эле RMSE маанилерин камсыз кылаары көрсөтүлгөн эмес.
• Эки физикалык HAUV жана чыныгы жүк колдонулуп эксперимент жүргүзүлгөн эмес.
• Чыныгы сенсор бузулуусу, пакет жоготуусу, байланыш кечигүүсү жана өткөрүү тилкесинин чектөөлөрү сыналган эмес.
• LFFCTS байланышы идеалдуу деп кабыл алынгандыктан, чыныгы суу астындагы байланыштын таасири аныкталган эмес.
• Сырткы толкундар, жакын объектилер менен гидродинамикалык өз ара таасирлер жана өзгөрмө туташуу ийкемдүүлүгү моделдин чегинен тышкары.
• Тандалган NNAC архитектуралары бардык суу астындагы аппараттар үчүн глобалдык оптималдуу экени көрсөтүлгөн эмес.
• Жогорку симуляция кубат көрсөткүчү чыныгы батареянын иштөө мөөнөтүнө же миссия узактыгына канчалык таасир берери эксперименталдык түрдө өлчөнгөн эмес.
• RCTS бардык чыныгы деңиз миссияларында FCTS же LFFCTSтен артык деген жыйынтык чыгарууга болбойт.

Изилдөөнүн ыкмасы жана жыйынтыктары

Система жана моделдөө алкагы

NNAC конфигурациясы

Идеалдуу жана ызы-чуулуу шарттарды салыштыруу

Сенсордук жана процесс ызы-чуусу бардык системаларда ката деңгээлин жогорулатканы менен, NNAC менен жабык контурдуу башкаруу уланган. Эң чоң сызыктуу кыймыл катасы LFFCTSтин ээрчүүчү аппаратында байкалган.

NNAC шартындагы кубат талабы

Ызы-чуулуу NNAC шартында FCTS 299,0 W менен эң жогорку жалпы кубат көрсөткүчүн берген. RCTS 203,2 W жана LFFCTS 206,5 W менен бири-бирине жакын натыйжа көрсөткөн.

Натыйжалардын инженердик чечмелөөсү

Изилдөөнүн эң маанилүү жыйынтыгын жөн гана “нейрон тармагы PIDден жакшыраак” деп жалпылоого болбойт. NNAC ээрчүү катасын олуттуу азайткан менен, актуаторлордон көбүрөөк башкаруу аракетин талап кылат. Мындан тышкары, механикалык архитектуранын өзү башкаруу натыйжалуулугунда маанилүү роль ойнойт: RCTSтин салыштырмалуу жөнөкөй катуу динамикасы аз актуатор аракетин колдосо, FCTSтин туташуу бурчтарын үзгүлтүксүз жөнгө салуу зарылдыгы энергия чыгымын көбөйтөт.

LFFCTS болсо кызыктуу аралык абалды түзөт. Лидер аппарат жолду кыйла аз абал катасы менен ээрчий алат, бирок ээрчүүчү аппараттын формация башкаргычы аркылуу кыйыр багытталышы surge жана heave RMSE маанилерин жогорулатат. Ошого карабастан, системанын физикалык кайра конфигурациялануусу изилдөөчүлөрдүн тар же тоскоолдуу чөйрөлөр үчүн LFFCTSти RCTSке альтернатива катары баалашына алып келген.

Негизги методологиялык чектөөлөр

• Натыйжалардын баары симуляцияга негизделген.
• Талдоо вертикалдык тегиздикте гана жүргүзүлгөн.
• Деңиз бетиндеги толкундардын таасири эске алынган эмес.
• Жакын объектилер менен гидродинамикалык өз ара таасир эсепке алынган эмес.
• FCTS туташууларынын массасы жана ийкемдүүлүгү эске алынган эмес.
• LFFCTS үчүн байланыш кечигүүсү жана байланыш чектөөлөрү нөл деп кабыл алынган.
• Процесс ызы-чуусу чыныгы миссия маалыматтарынан түз өлчөнбөстөн, болжолдуу дисперсиялар менен моделденген.
• Нейрон тармагынын архитектуралары ар кандай симуляциялык сыноолордон кийин тандалган, кеңири глобалдык гиперпараметр оптималдаштыруу билдирилген эмес.
• Чыныгы батарея керектөөсү, thruster натыйжалуулугу жана миссиянын узактыгы физикалык аппаратта өлчөнгөн эмес.

Булак жана ыкма жөнүндө эскертүү

Толук оригиналдуу иштин аталышы: Neural Network-Augmented Actuation Control System Designed for Path Tracking of Autonomous Underwater-Transportation Systems Under Sensor and Process Noise

Авторлор: Faheem Ur Rehman, Syed Muhammad Tayyab, Hammad Khan, Aijun Li жана Paolo Pennacchi.

Жооптуу авторлор: Syed Muhammad Tayyab жана Paolo Pennacchi.

Тең салым/тең биринчи авторлук: Булакта көрсөтүлгөн эмес.

Мекемелер:

1. Department of Mechanical Engineering, University College London, London, United Kingdom.
2. Department of Engineering Sciences, PN Engineering College, National University of Sciences and Technology, Karachi, Pakistan.
3. Department of Mechanical Engineering, Politecnico di Milano, Milan, Italy.
4. School of Automation, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, China.

Журнал: Actuators.

Басмакана: MDPI, Basel, Switzerland.

Библиографиялык маалымат: Actuators 2026, 15(5), 246.

DOI:10.3390/act15050246

Жарыяланган күнү: 30-апрель 2026. Изилдөө 30-март 2026да алынган, 26-апрель 2026да кайра каралган жана 27-апрель 2026да кабыл алынган.

Булактын түрү жана рецензия статусу: Actuators журналында жарыяланган рецензияланган изилдөө макаласы.

Лицензия: Creative Commons Attribution (CC BY). Автордук укук © 2026 авторлорго таандык; MDPI лицензия ээси.

Каржылоо: Изилдөөчүлөр тышкы каржылоо алынбаганын билдиришкен.

Маалыматтардын жеткиликтүүлүгү: Изилдөөнүн оригиналдуу салымдары макалада берилгени, кошумча суроолор жооптуу авторлорго жөнөтүлүшү мүмкүн экени белгиленген.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришкен.

Авторлордун салымдары: Концептуалдаштыруу Aijun Li жана Paolo Pennacchi; методология Faheem Ur Rehman жана Syed Muhammad Tayyab; программалык камсыздоо Faheem Ur Rehman жана Hammad Khan; текшерүү Syed Muhammad Tayyab; формалдык талдоо Faheem Ur Rehman жана Hammad Khan; изилдөө Hammad Khan; маалыматтарды иреттөө Faheem Ur Rehman жана Hammad Khan; алгачкы долбоор Faheem Ur Rehman жана Syed Muhammad Tayyab; карап чыгуу жана редакциялоо Syed Muhammad Tayyab жана Paolo Pennacchi; визуалдаштыруу Paolo Pennacchi; жетекчилик жана долбоорду башкаруу Aijun Li тарабынан аткарылган.

Илимий камтуу: Бул изилдөө үч көп аппараттуу автономдуу суу астындагы ташуу архитектурасын NNAC жана EKF колдонуу менен сенсордук жана процесс ызы-чуусу шартында симуляция чөйрөсүндө башкарууну изилдейт. Натыйжалар чыныгы деңиз эксперименти же физикалык аппарат сыноосу эмес.

Булактагы карама-каршылык жөнүндө эскертүү 1: RCTSтеги 1 m³ жүк үчүн болжол менен 10.055 N көтөрүү күчү берилгенде, нейтралдуу сүзгүч масса “1.025 kg” деп жазылган. Бул билдирүү ошол эле изилдөөдө 10.100 N үчүн берилген болжол менен 1030 kg маанисине туура келбейт. Булактагы сан үнсүз өзгөртүлгөн эмес.

Булактагы карама-каршылык жөнүндө эскертүү 2: 15- жана 16-таблицаларда PIDден NNACке жалпы кубат өзгөрүүсү RCTS үчүн 147,6 → 203,2 W, FCTS үчүн 225,1 → 299,0 W жана LFFCTS үчүн 122,62 → 206,5 W деп берилген. Ошол эле таблицалардагы “% Increase” маанилери баштапкы мааниге негизделген стандарттык пайыздык өсүү эсептөөсүнө туура келбегендиктен, макалада түздөн-түз чийки кубат маанилери негиз катары алынган.

Бул Verianla мазмунундагы илимий жыйынтыктар каралган изилдөөгө гана негизделет. Тышкы библиографиялык текшерүү иштин аталышын, DOIни, журналды жана жарыялоо идентификациясын текшерүү үчүн колдонулган; тышкы булактардан жаңы эксперименттик натыйжа же илимий табылга негизги текстке кошулган эмес.