Основні напрями наукової діяльності:

1. Теорія адаптивних, нелінійних систем і систем координатно-параметричного управління. Адаптивні системи управління літальними і космічними апаратами:

Теорія адаптивних систем.

Теорія координатно-параметричного управління багато-функціональними динамічними системами в умовах нестаціонарної математичної моделі.

Системи адаптивного координатно-параметричного управління літальними і космічними апаратами, космічними робототехнічними модулями.

2. Теорія систем управління космічними об'єктами нежорсткої конструкції.

3. Теорія автоматизованих систем обліку і управління енергоспоживанням промислових виробництв із застосуванням адаптивного енергозберігаючого управління.

Співробітниками лабораторії у напрямку розвитку теорії застосування релейних систем вирішені наступні важливі задачі:

- Розвинена теорія релейного управління космічними апаратами, які деформуються (ДКА). Запропонована, модально-фізична, форма математичної моделі космічного апарату що деформується, запропонована методика побудови „портрета” динаміки ДКА, запропоновані два типи алгоритмів деформації пружних коливань, запропонований метод ідентифікації параметрів ДКА, метод незбудливого управління і оптимізації коефіцієнтів базового алгоритму управління по критерію мінімуму амплітуди биття. Запропонована адаптивна система орієнтації ДКА одержала розвиток рішення проблеми збурення, яка настроюється (ПНЗ).

Даний аналіз перевага і недоліків "м'якого" рішення ПНЗ, коли елементи сектора управління є функціями часу, і "жорсткого" рішення, які диференціюються, коли елементи вектора управління - релейні функції. На основі одержаних результатів вивчене питання про можливість поєднання принципів побудови систем із змінною структурою і адаптивних систем з еталонною моделлю при управлінні нестаціонарними об'єктами з метою використовування позитивних і нівеляції негативних рис кожного з принципів. На прикладі доведена можливість такого поєднання, при якій зберігаються властивості працездатності систем із змінною структурою при будь-яких швидкостях зміни параметричних збурень, при будь-яких вхідних діях і властивість адаптивних систем з моделлю працювати в будь-якому (природно обмеженому для кожної задачі) діапазоні зміни параметричних збурень.

Синтезовані алгоритми ухвалення рішення реалізовуючі релейні і інтервальні функції.

Розглянута проблема виникнення нестійкості руху ДКА за рахунок пружних коливань при нелінійному законі управління. Проведені дослідження показали, що виникаючі в системі з релейними алгоритмами управління двох видів за наявності пружних коливань стохастичні і хаотичні рухи можуть відображатися точковими перетвореннями. Аналіз функцій і ланцюжків точкових перетворень дозволяє виявити біфуркації при зміні параметрів алгоритмів управління і визначити, стани рівноваги системи, що представляють обмежені притягаючі множини, які залежно від значень параметрів алгоритмів управління заповнені або хаотичними траєкторіями, усередині деякого обмеженого об'єму фазового простору, або траєкторіями, які можна оточити тором, створюючим стохастичний атрактор. Вид множини, що представляє стан рівноваги системи, залежить від ступеня захоплення руху системи пружними коливаннями, що руйнують існуючий в системі стійкий граничний цикл жорсткого" руху. Якщо ступінь захоплення жорсткого руху пружними коливаннями невеликий, то виникає хаотичний рух із зміною частоти коливань широких межах. При збільшенні ступеня захоплення виникає стохастичний трактор з траєкторіями, відповідними частоті коливань близької до частоти домінуючої моди. У обох випадках наявність пружних коливань приводить до значного зменшення амплітуди коливань жорсткого руху, тобто до стиснення граничного циклу по жорсткому руху.

Проведене дослідження процесу транспортування істотно нежорстких вантажів, мас - інерційні характеристики яких змінюються в широких межах. Дійсно, модуль призначений для транспортування різних вантажів (різних мас і розмірів), тому моменти інерції вантажів різні, крім того момент інерції модуля з вантажем залежить від положення ланок маніпулятора і вантажу, що і веде до вказаного вище розкиду масс-інерційних властивостей модуля, Розглянуті алгоритми адаптації включаючи дворівневі алгоритми адаптивної корекції базових алгоритмів управління. Основна увага була надана мінімізації збудження пружних мод релейним управлінням при релейно-логічному алгоритмі. У зв'язку з цим було вивчене питання про можливість використовування анті-резонансного управління, запропонованого раніше авторами для орієнтації гнучких супутників. Безпосереднє застосування цього типу управління для модуля з гнучким вантажем неможливе через змінні масс-іннерційні характеристики об’єкту управління, проте ключова ідея залишається правомірною. В результаті проведеного дослідження побудована функціональна залежність між координатою точки захоплення і інтенсивністю порушуваних управлінням пружних коливань вантажу (амплітуди биття). Вказана функція є багатоекстремальною. Глобальний мінімум її є основою для вибору точки захоплення вантажу. Якщо точку захоплення наперед вибрати не можна, але можливе послідовне перехоплення вантажу, що при двох маніпуляторах на модулі здійснювати не важко, дану функцію доцільно використовувати для ланцюга екстремального підстроювання вибору точки захоплення вантажу. При цьому слід зазначити, що пошук глобального екстремуму функції одного параметра не представляє великої складності. Інший варіант рішення задачі мінімізації інтенсивності пов’язаний з підстроюванням параметрів релейно-логічного алгоритму управління, який в цьому випадку є адаптивним. Проведене обширне моделювання для різних типів вантажів, що підтвердило ефективність запропонованого типу анти-резонансного управління.

Що стосується практичного застосування САУ з релейними типами управління, то їх використання є дуже різноманітним - від звичайної побутової техніки до об'єктів складної структури промислового призначення наведемо один із прикладів - застосування електронного реле Zelio Logic у схемі водовідливної установки на Ніжегородському метрополітені.

Експлуатація водовідливних установок (ВВУ) на Ніжегородськом метрополітені протягом більше 16 років показала, що існуючі звичайні релейні схеми управління ВВУ мають ряд істотних недоліків:

1. Зважаючи на відсутність контролю достовірності роботи датчиків рівня достатньо часто виникають ситуації, коли через відмову датчика не проходить команда на включення насосів при заповненні водозбірника, до необхідного рівня, що приводить до затоплення ВВУ. Можливі також ситуації, коли насос не може відключитися після