Здійснено удосконалення систем автоматичного керування рухом самохідних підводних апаратів за умов невизначеності їх параметрів і характеристик зовнішнього середовища шляхом застосування нечітких і нейромережних регуляторів з використанням інверсійних моделей об'єкту керування. Створено пряму й інверсну нейромережні моделі керованого руху самохідного підводного апарата як нелінійного об'єкта керування за умов невизначеності його конструктивних параметрів і параметрів зовнішніх збурень. Розроблено закони керування та синтезовано системи автоматичного керування плоским і просторовим рухом апарата на базі нейромережних і нечітких регуляторів та регуляторів, що використовують прямі й інверсійні математичні та нейромережні моделі.

Вперше визначено, сформульовано та вирішено науково-технічну й організаційну проблему максимізації якості стабілізації крейсерського руху суперкавітаційного об'єкта як багатовимірного нестійкого об'єкта управління за даними натурних досліджень його прототипу. Запропоновано методологію проектування гарантовано конкурентноспроможних систем стабілізації складних багатовимірних організаційно-технічних і рухомих об'єктів за даними відповідним чином поставлених експериментів. Удосконалено використання принципу комплексування навігаційної інформації для розв'язання задачі згладжування, що дозволило обгрунтувати нові співвідношення, які надають можливість знаходити оптимальні структуру та параметри багатовимірної багатозв'язаної системи згладжування за відомими моделями динаміки векторів програмних сигналів і завад, а також враховують динаміку датчиків. Набула подальшого розвитку вінеровська постановка задачі оптимальної фільтрації для визначення структури та параметрів оптимального багатовимірного фільтру за умов, коли дані для синтезу складаються з матриць передаточних функцій системи датчиків, спектральних і взаємних спектральних щільностей векторів адитивної суміші корисних сигналів і шумів на виході системи датчиків та вектору шуму на вході. Вперше визначено зміст і склад методів, прийомів та засобів виконання двох нових технологій структурної ідентифікації моделей динаміки багатовимірних об'єктів керування, як стійких, так і ні, та неконтрольованих зовнішніх впливів за даними пасивного експерименту, а також умова переходу від однієї до іншої залежно від наявності чи відсутності трендів, які монотонно зростають, у записах зміни сигналів управління та вихідних координат.

Показано можливість синтезу систем автоматичного керування рушійно-кермовим комплексом на базі баророзвантаженого асинхронного двигуна за горизонтального прямолінійного руху підводного апарата з синтезованими адаптивними ПІД-регуляторами та нечіткими регуляторами та подальшої їх корекції за допомогою спеціалізованого моделювального комплексу. Експериментально доведено працездатність синтезованих систем керування.

Удосконалено системи автоматичного керування рухомими об'єктами підводної техніки та методи їх моделювання. Розроблені математичні моделі коефіцієнта гідродинамічних втрат баророзвантаженого асинхронного двигуна (БАД) у вигляді аналітичних залежностей, які враховують температуру та вид заповнювальної рідини - діелектрика та рушійного пристрою підводного апарата як об'єкта керування під час його горизонтального прямолінійного руху (ГПР) є основою для синтезу систем керування підвищеної точності. Розроблено узагальнену структуру системи автоматичного керування рушійним пристроєм з БАД за умов ГПР підводного апарата. Синтезовано закони керування, адаптивний та нечіткий регулятори системи керування. Спеціалізований моделювальний комплекс, який розроблено на основі проведених досліджень, призначений для опрацювання за лабораторних умов алгоритмів і принципів керування, виміру енергетичних і динамічних характеристик електроприводів.

Синтез систем автоматичного керування (САК) нелінійними об'єктами є відою науковою проблемою. Метод оберненої динаміки надає змогу синтезувати високоточні САК нелінійними об'єктами. Але за умов невизначеності якість керування суттєво погіршується і САК не виконує поставлену задачу. В результаті дослідження отримав подальший розвиток метод оберненої динаміки для синтезу високоточних САК нелінійними об'єктами за умов невизначеності. Синтезовано узагальнену структуру інверсного закону керування як основу для керування нелінійними об'єктами за умов невизначеності. Згідно з цією структурою інверсний закон керування формується на базі неточної інверсної моделі об'єкта керування та містить невизначену складову керуючого впливу для компенсації невизначеностей. Синтезовано закон компенсації невизначеностей на базі методу мінімізації локальних функціоналів. Він містить неточну модель об'єкта керування та забезпечує наближення її виходу до керованої величини. Закон компенсації надає змогу САК працювати за умов невизначеності та за відповідного вибору еталонних моделей забезпечувати високу динамічну точність керування нелінійним об'єктом. Синтезовано САК вертикальним рухом прив'язного телекерованого підводного апарата. Синтез виконано на базі неточної моделі об'єкта керування. Порядок моделі був на одиницю меншим за порядок об'єкта; частину моделі, яка відповідає за формування керуючої сили, було суттєво спрощено, збурюючи впливи кабель-троса не враховувались. Таким чином забезпечено структурні та параметричні невизначеності. Дослідження динаміки перехідних процесів САК виконано на підставі комп'ютерної реалізації моделі одновимірного руху телекерованого підводного апарата як об'єкта третього порядку з урахуванням збурюючого впливу кабель-троса. Результати комп'ютерного експерименту показали високу динамічну точність САК за умов структурної та параметричної невизначеностей моделі об'єкта керування під впливом невизначених збурень кабель-троса.

Розглянуто методи оптимального управління з використанням прогнозуючої моделі, зокрема, найбільш відомий і широко розповсюджений підхід MPC (Model Predictive Control). Запропонована структурно-функціональна схема реалізації автоматичної оптимальної стабілізації заданої траєкторії руху автономного роботизованого підводного апарату на основі оригінальних методів параметричної ідентифікації прогнозуючої моделі і модального синтезу оптимальних регуляторів на окремих горизонтах прогнозу.

Розглянуто актуальну наукову проблему розвитку теорії та розробки нових методів автоматичного керування великим класом морської техніки - підводними комплексами з гнучкими зв'язками (ПКГЗ). Розроблено методи математичного моделювання динаміки руху нерозтяжного гнучкого зв'язку ПКГЗ і динамічної зміни довжини його випущеної частини. Розвинуто теоретичні основи керованого руху телекерованого підводного апарата (ТПА). Удосконалено метод оберненої динаміки для синтезу систем автоматичного керування (САК) елементами ПКГЗ. Розроблено метод утримання керованості ТПА та на його основі синтезовано САК просторовим рухом ТПА. Удосконалено аналітичну залежність для розрахунку оптимальної за критерієм мінімізації сили натягу довжину кабель-троса. Синтезовано САК типовою ланкою ПКГЗ, що утворює основу для комплексної автоматизації динаміки їх руху. Розроблено метод тимчасового збільшення швидкості та розмірів робочої зони ТПА, що дає змогу оперативно покращувати тактико-технічні характеристики ПКГЗ, на його основі удосконалено САК ланкою ПКГЗ. Теоретичні та прикладні результати дослідження впроваджено в проектну та морську діяльність вітчизняних організацій.

Вирішено актуальне науково-прикладне завдання розробки системи автоматичного керування (САК) просторовим рухом буксируваного підводного апарата (БПА) в умовах невизначеності. Проаналізовано загальні характеристики БПА й особливості їх використання в мілководних цивільних та оборонних морських операціях. Розроблено імітаційну модель динаміки керованого руху буксируваної підводної системи та підтверджено її адекватність морським натурним експериментом. Розроблено критерії вибору параметрів закону керування, синтезованого методом мінімізації локальних функціоналів. Удосконалено спосіб інтегрування за умовою для усунення інтегрального насичення САК. Синтезовано закон керування високої динамічної точності на основі методу мінімізації локальних функціоналів та удосконаленого способу інтегрування за умовою. Синтезовано САК просторовим рухом БПА на основі розроблених САК обертовим рухом і регуляторів поступального руху, яка забезпечує керування за вертикальною та боковою координатами БПА без застосування похідних керованих величин в умовах невизначеності з достатньою динамічною точністю. Зазначено, що результати комп'ютерного дослідження синтезованих САК свідчать про задовільну динамічну точність керування. Результати дослідження утворюють теоретичну основу розробки методик проєктування та побудови високоточних САК для промислових зразків прив'язних підводних систем.

Вирішено актуальне наукове завдання висвітлення підводної обстановки на захищених мілководних акваторіях шляхом застосування малогабаритних автономних ненаселених підводних апаратів з радіобуєм. Усувати вплив від кабель-буксиру запропоновано забезпеченням оптимальної за критерієм найменшої сили натягу дожини випущеної частини кабель-буксиру та використанням горизонтальних рулів. Удосконалено нечітку систему автоматичного керування плоским вертикальним рухом підводного апарата. При перевищенні сумарним сигналом керування маршовим та обертовим ступенями рухливості максимально допустимого рівня, пріоритет надається регулятору курсу. Удосконалено систему позиціонування в робочій точці, яка не потребує керованості підводного апарата за лаговим ступенем рухливості, забезпечує стабілізацію положення при виконанні інспекційних робіт та траєкторний рух в задачах пошуку.

Вирішено актуальне наукове завдання стабілізації швидкості руху автономного ненаселеного підводного апарату при плоскому криволінійному русі. Розроблено систему автоматичного керування швидкістю руху підводного апарату, що складається з двох регуляторів: оптимального регулятора швидкості руху АНПА та регулятора стабілізації упору рушійно-кермового пристрою при роботі у косому потоці води. Оптимальний регулятор працює за критерієм мінімізації тривалості перехідного процесу при зміні швидкості руху підводного апарату. Регулятор стабілізації упору корегує значення сигналу керування в залежності від умов функціонування рушійного пристрою. Розроблена САК дозволяє максимально швидко змінювати швидкість руху АНПА і підтримувати її на заданому рівні.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальне прикладне наукове завдання вдосконалення системи автоматичного керування безаварійним рухом одиночного АНПА як «агента» групи в умовах навігаційної близькості інших підводних апаратів при виконанні ними спільної підводної пошукової місії. На основі аналізу існуючих методів автоматичного керування групою АНПА сформульовано переліки типових задач автоматичного керування АНПА у режимах одиночного та групового застосування. Удосконалено структуру автоматичної системи керування рухом одиночного АНПА, що працює у складі групи підводних 18 апаратів і забезпечує безаварійний рух одиночного АНПА у складі групи. Для підвищення продуктивності підводних пошукових операцій на віддалених морських акваторіях удосконалено процес керування безекіпажним морським комплексом у складі безекіпажного надводного судна з групою автономних ненаселених підводних апаратів на борту. Вперше розроблено систему автоматичного керування веденим АНПА як «агентом» групи підводних апаратів, яка реалізує основні режими групового руху - вирівнювання, адгезію та когезію, синтезовано основні складові системи автоматичного керування - блоки сенсорів навігаційної обстановки, моделювання навігаційної обстановки, ідентифікації навігаційних загроз та бортового керуючого контролера, що виключає аварійне зіткнення сусідніх АНПА групи та розпад групи через втрату сенсорного контакту між ними.