Імітаційна модель управління групою мобільних роботизованих платформ
Автор: Гема Андрій Віталійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні управляючі системи та технології
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Актуальність. Розвиток автономних мобільних роботизованих платформ та збільшення масштабів їхньої кооперації створює потребу в надійних інструментах для дослідження алгоритмів координації, розподілу завдань і безпечної навігації. Імітаційні моделі дозволяють відтворювати складні сценарії, тестувати поведінку флоту в різних умовах (обмежена зв’язківка, шум сенсорів, щільні проходи) і підбирати стратегії доапаратної верифікації. Обрана тема важлива для підвищення ефективності розробки ПЗ для багатоботних систем і зниження ризиків при переході алгоритмів з симуляції на реальні платформи. Об’єкт і предмет дослідження. Об’єктом дослідження є процес координації та управління групою мобільних роботизованих платформ у динамічному середовищі. Предметом є архітектура і алгоритмічні підходи імітаційної платформи на базі Unity/C#, зокрема модулі розподілу завдань, локальної поведінки агентів (реактивні та нечітко-нейронні контролери), механізми вирішення конфліктів (Petri-мережі) та емуляція мережевих умов. Мета дослідження. Розробити модульну і відтворювану імітаційну платформу для порівняльного аналізу стратегій багатоботного управління, забезпечити інструменти для експериментів із налаштованими сценаріями, провести експериментальну оцінку запропонованих підходів та надати інженерні рекомендації щодо їх застосування. Методи та інструменти дослідження. У роботі застосовано методи системного аналізу, моделювання дискретно-подійних систем і агентно- орієнтованих симуляцій. Технічно використано Unity (C#) для реалізації симулятора, ScriptableObject для конфігурацій, Barracuda/ONNX для інтеграції нейромережних моделей (інференс), алгоритми Velocity Obstacles, нечітку логіку у поєднанні з нейронним дефазіфікатором, Petri-мережі для координації та моделі емуляції мережі (затримки, втрати пакетів). Для аналізу даних застосовано статистичні методи агрегування і порівняння результатів. Результати та практичне значення. Реалізовано прототип симулятора з набором сценаріїв (вузькі проходи, щільні перешкоди, деградація зв’язку, енергетичний стрес), механізмами логування, збереження конфігурацій і експорту результатів у формати CSV/Excel. Проведено серію експериментів, що показали переваги комбінованого нечітко-нейронного контролера у зменшенні кількості колізій та енергоспоживання у складних локальних умовах, а також виявили порогові значення мережевої деградації, при яких централізовані стратегії втрачають ефективність. Практичною цінністю є набір конфігурацій і експериментальний протокол для подальших досліджень і підготовки апаратних тестів. Структура роботи. Робота містить вступ, чотири розділи, висновки, список використаних джерел і додатки. У першому розділі обґрунтовано предмет і проведено аналіз літератури; у другому — спроектовано архітектуру та вибір моделей; у третьому — описано реалізацію програмного комплексу; у четвертому — наведено експериментальну частину з результатами і їх аналізом. Обсяг роботи становить 117 сторінок (з додатками), у тому числі 97 сторінок основного тексту; містить 13 рисунків, 10 таблиць; список використаних джерел налічує 40 найменувань. Ключові слова: імітаційна модель, багатоботні системи, мобільні роботизовані платформи, нечітка логіка, нейромережевий дефазифікатор, Petri- мережі, розподіл завдань, Unity, симуляція.