Модель принятия решений для задачи реконфигурации гетерогенной группы взаимодействующих объектов киберфизической системы

Автор(ы): Подвесовский А.Г., Филонов А.А., Венец В.И. и др.

Выпуск: 113

Рубрика: Управление подвижными объектами и навигация

Год: 2025

Библиография: Подвесовский А.Г., Филонов А.А., Венец В.И. и др. Модель принятия решений для задачи реконфигурации гетерогенной группы взаимодействующих объектов киберфизической системы // Управление большими системами. - 2025. - Вып. 113. - С.346-379.

Дата опубликования: 31.01.2025

Ключевые слова: киберфизическая система, беспилотный летательный аппарат, управление группой беспилотных летательных аппаратов, реконфигурация, матчинг, алгоритм отложенного принятия предложения

Аннотация: Управление взаимодействием объектов киберфизических систем в составе гетерогенной группы требует решения комплекса задач, среди которых можно выделить задачи управления конфигурацией группы, включающие формирование начальной конфигурации, оптимизацию пространственного расположения объектов, целераспределение, а также реконфигурацию группы. Актуальность задачи реконфигурации группы обусловлена важностью обеспечения и сохранения целостности группы в условиях сокращения возможностей, например, по причине выхода из строя отдельных членов группы. В статье рассматривается задача реконфигурации двухуровневой группы разнородных взаимодействующих объектов киберфизической системы на примере реконфигурации двухуровневой группы беспилотных летательных аппаратов, построенной по схеме «ведущий – подчиненный». Для данной задачи предлагается подход к построению модели принятия решений, основанный на сведении к задаче о паросочетаниях по схеме «многие к одному». Описывается способ формализации предпочтений акторов и рассматривается алгоритм формирования оптимальной конфигурации, представляющий собой модифицированный алгоритм Гейла – Шепли для модели двустороннего матчинга с динамической вещественной квотой. Обсуждаются результаты экспериментального исследования алгоритма и пути устранения выявленных в ходе исследования недостатков. В заключении дается общая характеристика возможных направлений дальнейшего развития предложенного подхода к построению модели принятия решений для задачи реконфигурации.

Author(s): Podvesovskii A., Filonov A., Venets V. et al.

Article title: Decision making model for reconfiguration of heterogeneous group of interacting cyberphysical system objects

Issue: 113

Year: 2025

Keywords: cyber-physical system, unmanned aerial vehicle, control of a group of unmanned aerial vehicles, reconfiguration, matching, deferred acceptance algorithm

Abstract: The control of the interaction of cyberphysical system objects within a heterogeneous group necessitates the completion of a series of tasks, among which we can identify the tasks of group configuration control, including the formation of the initial configuration, the optimization of the spatial location of objects, the distribution of targets, and the reconfiguration of the group. The importance of the task of group reconfiguration is due to the importance of ensuring and preserving the integrity of the group in conditions of reduced capabilities, for example, due to the failure of individual members of the group. This paper considers the reconfiguration of a two-level group of heterogeneous interacting objects of a cyber-physical system. It does so on the basis of the reconfiguration of a two-level group of unmanned aerial vehicles, which have been constructed according to the scheme "master-subordinate." In order to address this issue, we propose an approach for developing a decision-making model that reduces the problem to a set of pair-combinations in accordance with the "many to one" scheme. A procedure for the formalization of preferences is presented, along with an algorithm for the formation of an optimal configuration. This algorithm is a modified Gale-Shapley algorithm for a two-sided matching model with a dynamic real quota. The results of the experimental study of the algorithm, and ways to eliminate the shortcomings identified are presented and discussed. The conclusion presents a comprehensive overview of possible directions for further advancement of the proposed approach to constructing a decision-making model for the reconfiguration problem.