Модель прийняття рішень у системі підтримки гарантоздатності управління безпілотних літальних апаратів

Микола  Кучерявий; Геннадій  Гулак

doi:10.25140/2411-5363-2026-1(43)-195-215

Автор(и)

Микола Кучерявий Інститут проблем математичних машин та систем Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0009-0005-0017-9797
Геннадій Гулак Київський столичний університет імені Бориса Грінченка, Інститут проблем математичних машин та систем Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0001-9131-9233

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2026-1(43)-195-215

Ключові слова:

безпілотні літальні апарати; гарантоздатність; система підтримки прийняття рішень; нечітка логіка; багатокритеріальне оцінювання; прогнозування станів; ризик-орієнтоване керування; інваріантність безпечної множини

Анотація

У статті розглянуто проблему забезпечення гарантоздатності систем управління безпілотних літальних апаратів в умовах стохастичних збурень і деградації компонентів. Запропоновано формалізовану модель прийняття рішень у системі підтримки гарантоздатності на основі прогнозу станів, ризик-орієнтованого оцінювання та нечіткої логіки. Введено інтегральний показник гарантоздатності й запас безпечності з прогнозуванням на ковзному горизонті. Моделювання підтвердило зниження ризику та підвищення робастності керування.

Посилання

Thanaraj, T., Low, K., & Ng, B. F. (2023). Actuator fault detection and isolation on multi-rotor UAV using extreme learning neuro-fuzzy systems. ISA Transactions, 138, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2023.02.026.

Li, C., Zhao, W., Zhao, L., et al. (2024). Application of fuzzy logic control theory com-bined with target tracking algorithm in unmanned aerial vehicle target tracking. Scientific Re-ports, 14, Article 18506. https://doi.org/10.1038/s41598-024-58140-5.

Assefa, D., Gedefaw, E., Abdissa, C., & Negash, L. (2025). Adaptive neuro-fuzzy infer-ence system-based sliding mode control in the presence of external disturbances and parameter variation for quadcopter UAV. Engineering Reports, 7, e70417. https://doi.org/10.1002/eng2.70417.

Giral, F., Gómez, I., Vinuesa, R., & Le Clainche, S. (2024). Transformer-based fault-tolerant control for fixed-wing UAVs using knowledge distillation and in-context adaptation. arXiv. https://arxiv.org/abs/2411.02975.

Alsaade, F., Al-Zahrani, M., & Alsaadi, F. E. (2025). Ensuring UAV safety: A deep learn-ing-based fault-tolerant approach with control barrier functions. Chaos, Solitons & Fractals, 200, 117039. https://doi.org/10.1016/j.chaos.2025.117039.

Gao, F. (2025). A novel unmanned aerial vehicles task allocation approach based on the intuitionistic fuzzy multi-criteria bilateral matching-based decision-making method. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 162, 112669. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2025.112669.

Arapoglou, F., Zacharia, P., & Papoutsidakis, M. (2025). Intelligent counter-UAV threat detection using hierarchical fuzzy decision-making and sensor fusion. Sensors, 25(19), 6091. https://doi.org/10.3390/s25196091.

Kostiuk, Y., Skladannyi, P., Sokolov, V., & Vorokhob, M. (2025). Models and technolo-gies of cognitive agents for decision-making with integration of artificial intelligence. In Proceedings of the Modern Data Science Technologies Doctoral Consortium (MoDaST 2025) (Vol. 4005, pp. 82–96). CEUR-WS.

Boubakir, A., Souanef, T., Labiod, S., & Whidborne, J. F. (2024). A robust adaptive PID-like controller for quadrotor unmanned aerial vehicle systems. Aerospace, 11(12), 980. https://doi.org/10.3390/aerospace11120980.

Safa, N. (2025). A survey of decentralized fault-tolerant control systems. Aca-demic Journal of Electrical and Computer Engineering, 1, 51–60. https://doi.org/10.31272/ajece.25.

Kostiuk, Y., Skladannyi, P., Sokolov, V., & Rzaieva, S. (2025). Intelligent system for simulation modeling and research of information objects. In Proceedings of the 1st Workshop Software Engineering and Semantic Technologies (SEST 2025) (Vol. 4053, pp. 237–251). CEUR-WS.

Imran, I. H., Alyazidi, N. M., Eltayeb, A., & Ahmed, G. (2024). Robust adaptive fault-tolerant control of quadrotor unmanned aerial vehicles. Mathematics, 12(11), 1767. https://doi.org/10.3390/math12111767.

Kostiuk, Y., Skladannyi, P., Sokolov, V., Rzaieva, S., & Khorolska, K. (2025). Machine learning methods for detecting intrusions based on network traffic analysis. In Proceedings of the Cybersecurity Providing in Information and Telecommunication Systems II (CPITS-II 2025) (Vol. 4145, pp. 72–94). CEUR-WS.

Wang, W., Chen, Y., Ren, Z., & Liu, H. (2025). Two-step robust fault-tolerant controller design based on nonlinear extended state observer (NESO) for unmanned aerial vehicles (UAVs) with actuator faults and disturbances. Drones, 9(3), 183. https://doi.org/10.3390/drones9030183.

Komiyama, S., Uchiyama, K., & Masuda, K. (2025). Combined robust control for quadrotor UAV using model predictive control and super-twisting algorithm. Drones, 9(8), 576. https://doi.org/10.3390/drones9080576.

Костюк, Ю., Складанний, П., Рзаєва, С., Самойленко, Ю., & Коршун, Н. (2025). Інтелектуальні системи керування та захисту в кіберфізичних і хмарних середовищах Smart Grid. Кібербезпека: освіта, наука, техніка, 2(30), 125–156. https://doi.org/10.28925/2663-4023.2025.30.956.

Majid, A. R. A., & Aouaichia, A. (2025). Intelligent active disturbance rejection controller based on adaptive neuro fuzzy inference system for the quadrotor system. Discover Robotics, 1, 8. https://doi.org/10.1007/s44430-025-00009-x.

Yang, H., Qu, Q., Li, W., Chen, X., & Xie, M. (2025). Robust tracking of quad-rotor unmanned aerial vehicles based on a linear active disturbance rejection framework. IFAC-PapersOnLine, 59, 495–500. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2025.11.682.

Rzaeva, S., Skladannyi, P., Kostiuk, Y., Abramov, V., & Kravchenko, V. (2025). Adaptive information security management in cloud-oriented intelligent transportation systems. Ukrainian Scientific Journal of Information Security, 31(1), 23–36. https://doi.org/10.18372/2225-5036.31.20634.

Hu, X., Wang, B., Shen, Y., Fu, Y., & Li, N. (2023). Disturbance observer-enhanced adaptive fault-tolerant control of a quadrotor UAV against actuator faults and disturb-ances. Drones, 7(8), 541. https://doi.org/10.3390/drones7080541.

Skladannyi, P., Kostiuk, Y., Sokolov, V., & Khorolska, K. (2026). Network traffic analysis and management. In A. L. Agbotiname et al. (Eds.), Handbook of cybersecurity chal-lenges and solutions for emerging technologies (pp. 148–172). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781003640790-9.

Madebo, M., Abdissa, C., Negash, L., & Negash, D. (2024). Robust tracking con-trol for quadrotor UAV with external disturbances and uncertainties using neural network-based MRAC. IEEE Access. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3374894.