Практична реалізація та моделювання адаптивного керування надкритичними кіберфізичними системами

Розв’язано науково-прикладну задачу адаптивного керування і управління живучістю надкритичних кіберфізичних систем, що функціонують в умовах деградації ресурсів, часткових відмов і зниження структурної цілісності. На відміну від традиційного підходу функціональної безпеки (ISO 26262, IEC 61508), який приписує негайний перехід у безпечний стан, обґрунтовано, що для автономних транспортних засобів, хірургічних роботів і промислових маніпуляторів миттєва зупин-ка може створювати більший ризик, ніж кероване продовження роботи. Запропоновано парадигму керованої деградації (graceful degradation) зі стабілізацією ключових параметрів і захистом апаратної частини. Наукова новизна. Вперше формалізовано поняття надкритичного режиму, для якого похідна функції Ляпунова може бути тимчасово додатною за умови гарантованого відновлення, та доведено Теорему 1 про обмеженість еволюції стану. Уперше режимозалежні коефіцієнти зворотного зв’язку отримано як розв’язки сімейства дискретних рівнянь Ріккаті (DARE) з модифікованими ваговими матрицями. Удосконалено ієрархічну архітектуру керування до чотирирівневої структури (L0–L3) з рознесенням за часовими масштабами; набули розвитку моделі деградації — параметризовано чотири реалістичні сценарії відмов (теплової, сенсорної, комунікаційної і багатокомпонентної) на основі задокументованих режимів відмов робототехнічних і автомобільних систем. Практичну частину реалізовано як модульний C++-фреймворк із JSON-конфігурацією, валідований для роботи в реальному часі на ARM Cortex-M7 (час виконання контуру 42 мкс, пам’ять 48 КБ). Імітаційне моделювання показало, що адаптивні стратегії збільшують час безпечної роботи на 40–76 %, підвищують мінімальну живучість на 0,25–0,68 та забезпечують відновлення з надкритичних станів у 75 % сценаріїв; захист апаратної частини досягнуто у 100 % випадків. Результати формують валідовану інженерну основу для систем адаптивного керування в робототехніці, автономному транспорті та промисловій автоматизації. Табл.: 15. Бібліогр.: 19 найм.