Книги по системному анализу

Системный анализ

«Адаптивное управление сложными системами на основе теории распознавания образов»

В. С. Симанков, Е. В. Луценко

Оглавление    
Глава 1, Выводы Глава 2, «Алгоритмы функционирования адаптивных АСУ СС»

Глава 2. Параметрическая модель АСУ и алгоритм ее функционирования

Цели и типовая структура АСУ. Параметрическая модель адаптивной АСУ СС

Цель применения АСУ обычно можно представить в виде некоторой суперпозиции трех подцелей:

  • стабилизация состояния объекта управления в динамичной или агрессивной внешней среде;
  • перевод объекта в некоторое конечное (целевое) состояние, в котором он приобретает определенные заранее заданные свойства;
  • повышение качества функционирования АСУ (адаптация).

Как показано в главе 1 данной работы, в классическом варианте АСУ рассматривается как система, состоящая из двух основных подсистем: управляющей и управляемой, т.е. из субъекта и объекта управления (рис. 2.1).

Типовая структура АСУ

Рис. 2.1 — Типовая структура АСУ

Как правило, АСУ действует в определенной окружающей среде, которая является общей и для субъекта, и для объекта управления (система управления находится вне среды объекта управления в случае автоматизированных систем дистанционного управления, рассмотрение которых выходит за рамки данной работы).

Граница между тем, что считается окружающей средой, и тем, что считается объектом управления относительна и определяется возможностью подсистемы управления оказывать на них воздействие: на объект управления управляющее воздействие может быть оказано, а на среду нет.

В данной работе основное внимание уделяется применению методов распознавания образов и принятия решений в структуре АСУ (в составе управляющей подсистемы), во-первых, в подсистеме идентификации (мониторинга) состояний среды и объекта управления, и, во-вторых, в подсистеме выработки управляющих воздействий.

Конкретизируем типовую структуру АСУ, используя представления о входных и выходных параметрах объекта управления. В результате получим параметрическую модель адаптивной АСУ сложными системами (рис. 2.2).

Параметрическая модель адаптивной АСУ сложными системами

Рис. 2.2 — Параметрическая модель адаптивной АСУ сложными системами

Входные параметры X подразделяются на следующие группы:

  • характеризующие предысторию среды и объекта управления;
  • характеризующие актуальное состояние среды и объекта управления;
  • технологические (управляемые) параметры;
  • неуправляемые параметры (не зависящие от человека).

Выходные параметры Y — это свойства объекта управления, зависящие от входных параметров (в т.ч. параметров, характеризующих среду):

Y = Y(X)

В автоматизированных системах параметрического управления целью управления является получение определенных значений выходных параметров объекта управления.

Однако, как было показано выше, в случае сложного объекта управления (СОУ) необходимо ввести понятие «состояние объекта управления», так как выходные параметры СОУ связаны с его состоянием сложным и неоднозначным способом:

T = T(Y)

Поэтому возможность параметрического управления сложными объектами является проблематичной и вводится более общее понятие «управление по состоянию СОУ». При этом в предельном случае, когда связь выходных параметров и состояний объекта управления имеет однозначный и детерминистский характер, управление по состояниям сводится к управлению по параметрам.

Задача идентификации состояния СОУ по его выходным параметрам решается подсистемой идентификации управляющей подсистемы, работающей на принципах системы распознавания образов. При этом классами распознавания являются состояния сложного объекта управления, а признаками — его выходные параметры.

Подсистема выработки управляющих воздействий, также основанная на алгоритмах распознавания образов, решает следующие задачи:

  • прогноз развития окружающей среды;
  • прогноз развития объекта управления;
  • выбор управления X, переводящего объект управления в целевое состояние T.

При этом последовательно решаются следующие две обратные задачи распознавания:

  • Во-первых, по заданному целевому состоянию T определяются наиболее характерные для данного состояния выходные параметры объекта управления:

    Y = TT(T),

  • во-вторых, по определенному на предыдущем шаге набору выходных параметров Y определяются входные параметры X, с наибольшей эффективностью переводящие объект в состояние с этими выходными параметрами:

    X = YT(Y)

Подсистема реализации управляющих воздействий осуществляет выбранное технологическое воздействие на объект управления.

Таким образом, цель АСУ представлена в форме суперпозиции трех подцелей. Она может быть достигнута лишь при вполне определенной функциональной структуре самой АСУ, которая представлена как в форме традиционной типовой модели, так и в форме предложенной детализированной параметрической модели.

В параметрической модели адаптивной АСУ СС конкретно определено и обосновано место системы распознавания образов и принятия решений в функциональной структуре управляющей подсистемы адаптивной АСУ СС.

Оглавление    
Глава 1, Выводы Глава 2, «Алгоритмы функционирования адаптивных АСУ СС»