Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления.




Скачать 132.02 Kb.
НазваниеЛекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления.
Дата конвертации22.03.2013
Размер132.02 Kb.
ТипЛекция

Лекция 34. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ УПРАВЛЕНИИ. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. Эволюционные и десиженсные модели. Элементы теории моделирования. Модели в адаптивных системах управления. Адаптация в системах управления. Виды адаптивных моделей. Идентификация процессов. Моделирование в системах управления в реальном масштабе времени. Особенности управления в реальном масштабе времени

9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ УПРАВЛЕНИИ

9.1. Гносеологические и информационные модели при управлении

Особенности системы управления. Эволюционные и десиженсные модели


Для создания системы управления (СУ) различными объектами требуется наличие большого объема информации, как о самом объекте, так и о его входных и выходных переменных. Различают два вида информации: априорную и текущую. Априорная информация об объекте управления (ОУ), его входных и выходных переменных, внутренних состояниях необходима для построения модели, по которой будет создаваться СУ этим объектом. Когда СУ создана и функционирует вместе с ОУ, необходима текущая информация для совершенствования СУ (модель подсистемы эволюционного управления) и уточнения поведения ОУ и возникающих в нем ситуаций с целью компенсации изменений характеристик ОУ (модель подсистемы оперативного управления в реальном масштабе времени (РМВ)).

Перед этими моделями ставятся различные цели, и они описывают процессы, протекающие в различных масштабах времени, причем степень полноты модели, ее соответствие реальному объекту зависят от целей, для которых эта модель используется. Модели первого типа имеют в основном гносеологический характер, от них требуется тесная связь с методами той конкретной области знаний, для которой они строятся. Модели такого типа являются достаточно «инерционными» в своем развитии, так как отражают эволюцию в конкретной области знаний. Такие модели называются эволюционными. Модели второго типа имеют информационный характер и должны соответствовать конкретным целям по принятию решений по управлению объектом, который они описывают. Такие модели будем называть десиженсными. Деление на гносеологические (эволюционные) и информационные (десиженсные) модели достаточно условно, но оно удобно для отражения целей моделирования.

В информационных моделях, используемых непосредственно для принятия решений в СУ, требование оперативности является одним из основных. Оно вызвано тем, что при каждом воздействии на ОУ необходимо в модели учесть действительные изменения в РМВ, происшедшие в объекте, и внешние возмущения, на основе которых рассчитывается управление. Такие модели строятся на основе идентификации.

Элементы теории моделирования


Задача прикладной теории моделирования ставится следующим образом. Необходимо сначала построить и реализовать на ЭВМ эволюционную модель процесса функционирования системы S, полученную в ходе стратегической идентификации ОУ, а затем на ее базе построить десиженсную модель, используемую для решения практических задач оперативного управления в РМВ в адаптивной СУ.

Модель, практически реализуемая с учетом ограниченности ресурсов, называется трактабельной.

Элементы прикладной теории: понятия об объекте, предмете, содержании, структуре и логике теории.

Объект прикладной теории моделирования. Объектом разрабатываемой прикладной теории является непосредственно процесс моделирования поведения системы S, т.е. процесс перехода от моделируемого объекта (системы S) сначала к статической модели SS, используемой при стратегической идентификации, а затем и к динамической модели DS, непосредственно используемой при оперативном управлении с использованием методов и алгоритмов СУ. При этом ориентируются на критериальную систему К. Такой переход осуществляется через описание (концептуальную модель С), фиксирующее сведения об объекте S в понятиях языка L (терминах типовых математических схем). При выборе математической схемы моделирования М вводится также понятие среды Е, позволяющее использовать информацию прикладного характера J о целях моделирования, законах функционирования системы S, имеющемся математическом аппарате и т.д. для исследования методов и алгоритмов управления системой А.

Так как объектом данной прикладной теории моделирования является процесс моделирования, то возникает необходимость в построении и изучении «модели моделей», или репромодели RM (от англ. reproduce – воспроизводить, делать копию, порождать). Репромодель представляет собой упрощенный и наглядный прототип создаваемых моделей СУ. Для решения поставленной задачи разработки модели для СУ схема репромодели приведена на рис. 9.1.



Рис. 9.1. Схема разработки модели

После того как сформулирована концептуальная модель C и введены понятия компонент сред Е, основное содержание элементов прикладной теории моделирования для управления системой составят компоненты М, А, SS и DS (критерий K считается заданным), причем переход от М к SS составит статику моделирования, а переход от М к множеству DS с привлечением информации из компонент SS и A составит динамику моделирования.

Движение в пространстве статических моделей процесса функционирования системы SS называется эволюцией (или эволюционным моделированием), а движение в пространстве динамических (активных) моделей DS, используемых в контуре управления, - самоорганизацией (или моделированием с самоорганизацией). Компоненты объекта теории L, С, Е, М имеют искусственное происхождение, базирующееся на эвристических представлениях, и могут при необходимости изменяться (развиваться) в интересах самой прикладной теории.

Предмет прикладной теории моделирования. Задание предмета прикладной теории моделирования процессов в системе S равносильно заданию репромоделей. Применительно к СУ для конкретизации целей моделирования в репромодель вводится компонент А, ограниченный методами и алгоритмами оперативного управления.

Содержание, структура и логика прикладной теории. Содержание прикладной теории моделирования охватывает две части: базис теории, включающей систему эвристических принципов, полученных при обобщении имеющегося опыта моделирования сложных объектов вообще, и тело теории, содержащее эвристические правила машинной реализации конкретных моделей процесса функционирования S(SS и DS).

Предложения теории, относящиеся к компонентам M, А, SS и DS, т.е. к отдельным реализациям процесса моделирования, называются прецедентами Pr. В общем случае репромодель, т.е. ее базис, задается множеством принципов {r}, определяющих желаемые свойства моделей (SS и DS) и другие ограничения. Трактабельность модели достигается выполнением набора практических правил реализации модели {r}, которые и составляют тело прикладной теории моделирования.

Логика прикладной теории моделирования опирается на индуктивный подход, т.е. обобщение и классификацию множества прецедентов {Pr}, оставляя место для дедуктивного подхода в рамках конкретных математических схем M.

9.2. Модели в адаптивных системах управления

Адаптация в системах управления


Адаптация – это процесс изменения структуры, алгоритмов и параметров системы S на основе информации, получаемой в процессе управления с целью достижения оптимального (в смысле принятого критерия) состояния или поведения системы при начальной неопределенности и изменяющихся условиях работы системы во взаимодействии с внешней средой Е.

Адаптация использует обучение и самообучение для получения в условиях неопределенности информации о состояниях и характеристиках объекта, необходимой для оптимального управления. Обучение – процесс выработки в некотором объекте тех или иных свойств его реакции на внешние воздействия путем многократных испытаний и корректировок. Самообучение отличается от обучения отсутствием внешней корректировки.

Характерная черта адаптации – текущее накопление информации о процессе функционирования системы S и внешней среды Е и ее использование для улучшения избранного показателя качества. Процесс накопления информации связан с затратами времени, это приводит к запаздыванию в получении системой управления информации в РМВ, необходимой для принятия решений. Поэтому актуальной является задача прогнозирования состояний (ситуаций) системы S и внешней среды Е и характеристик (поведения) системы S для адаптивного управления.

Виды адаптивных моделей


Выделяют два направления при построении адаптивных СУ – создание систем с эталонной моделью (АСЭМ) и с идентификацией объекта управления (АСИ). В АСЭМ осуществляется подстройка параметров управляющего устройства так, чтобы замкнутая система была близка к эталонной модели, а в АСИ сначала осуществляется идентификация объекта, а затем по оценкам его параметров определяются параметры управляющего устройства.

Дискретные адаптивные системы управления (ДАС), в которых используются средства вычислительной техники, можно подразделить на два типа: непрямые ДАС, в которых параметры управляющего устройства определяются по оценкам параметров объекта с помощью некоторого вычислительного устройства, и прямые ДАС, в которых параметры управляющего устройства определяются непосредственно, без вычислительного устройства. К непрямым ДАС относятся системы с идентификатором в контуре адаптации (ДАСИ), а к прямым – системы с предсказателем (ДАСП) в контуре.

Создание и развитие теории ДАС обусловлено прежде всего неполнотой априорной информации о процессе функционирования исследуемого объекта.

Идентификация процессов


Процесс идентификации, осуществляемый в ДАСИ, условно разделяется на два этапа.

На первом этапе осуществляется стратегическая идентификация: строится концептуальная модель, выбираются информативные переменные, оценивается степень стационарности объекта, выбирается структура и параметры модели, оценивается точность и достоверность модели реальному объекту.

На втором этапе применяется оперативная (текущая) идентификация для уточнения модели в связи с текущими изменениями объекта и внешних воздействий; решаются задачи оценки поведения объекта или его состояний.

Структурная блок-схема классической ДАСИ приведена на рис. 9.2, где , , векторы входов, выходов и управления. Стратегический идентификатор осуществляет решение задач идентификации вне контура управления, а оперативный идентификатор – является составной частью замкнутого контура управления.



Рис. 9.2. Структурная блок-схема дискретной адаптивной системы с идентификатором

В целом ДАСИ обладают рядом важных практических достоинств: автоматизация идентификации, объединение процессов идентификации и управления, универсальность, высокая надежность.

9.3. Моделирование в системах управления в реальном масштабе времени

Особенности управления в реальном масштабе времени


Основная особенность использования метода моделирования – это получение прогноза при принятии решений в СУ в РМВ с учетом ограничения на ресурс времени моделирования процесса функционирования системы S.

Для управления объектом может использоваться в системе либо информация о состояниях (ситуациях) системы S и внешней среды Е, либо информация о выходных характеристиках (поведении) системы S во взаимодействии с внешней средой Е. В первом случае требуется оценить изменения состояний zkZ, , за время прогнозирования n. Такое моделирование называется ситуационным. В другом случае требуется оценить выходные характеристики yjY, , на интервале времени (0, T). Это моделирование называется бихевиоральным.

Цель ситуационного моделирования – получение прогноза вектора состояний вектора z(t), а цель бихевиорального моделирования – оценка вектора выходных характеристик вектора у(t). Например, если в качестве концептуальной модели Mк процесса функционирования системы S используется Q-схема, то при ситуационном моделировании требуется прогнозировать такие состояния, как число заявок в накопителях, количество занятых каналов и т.д., а при бихевиоральном моделировании в этом случае необходимо оценивать такие характеристики, как вероятность потери заявки, среднее время задержки заявки в системе и т.д.

Другой особенностью моделирования при принятия решений по управлению объектом в реальном масштабе времени является существенная ограниченность вычислительных ресурсов, так как такие системы управления, а следовательно, и машинные модели Мм реализуются, как правило, на базе специализированных микропроцессорных средств, когда имеется ограничение по быстродействию и объему памяти.

Кроме того, возникает проблема поиска компромисса между необходимостью повышения точности и достоверности результатов моделирования (прогнозирования), т.е. увеличения затрат времени на моделирование (числа реализации N на интервале (0, Т)) и необходимостью уменьшения затрат машинного времени из условий управления в РМВ.

При использовании машинной модели Мм в контуре управления системой S в реальном масштабе времени возникает также проблема оперативного обновления информации как в базе данных об объекте, так и в базе данных об эксперименте, т.е. в данном случае о конкретном прогнозе. При ситуационном моделировании важно не потерять информацию о смене состояний системы S, так как от этого зависит эффективность управления. Поэтому построение детерминированных моделирующих алгоритмов, когда используется «принцип t», приводит либо к увеличению времени моделирования при уменьшении t, либо к снижению достоверности прогноза состояний при увеличении t. Это говорит в пользу использования стохастических алгоритмов, а именно тех вариантов, которые наиболее просто реализуются, т.е. асинхронных спорадических алгоритмов. При бихевиоральном моделировании важно получить усредненную статистическую оценку характеристик системы S на интервале (0, T). Поэтому при построении моделирующих алгоритмов важно при заданной точности и достоверности результатов моделирования выбрать наиболее просто реализуемый алгоритм, требующий минимальных затрат времени и оперативной памяти на его прогон. В этом случае эффективными могут оказаться как стохастические, так и детерминированные моделирующие алгоритмы.

С точки зрения программирования моделей Мм при моделировании в РМВ невозможно использовать ЯОН и ЯИМ для программной реализации моделей исходя из возможностей программного обеспечения специализированных микропроцессорных средств и жестких ограничений на время счета по моделирующему алгоритму. В этом случае основное применение находят языки низкого уровня, что усложняет процесс разработки программного обеспечения моделирования в РМВ, но обычно позволяет получить достаточно эффективные рабочие программы моделирования.

Таким образом, моделирование процесса функционирования систем для целей управления в РМВ имеет ряд специфических особенностей, но методика моделирования и принципы реализации моделирующих алгоритмов сохраняются.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК


  1. Советов Б.Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б.Я. Советов,
    С.А. Яковлев. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 2001. 343 с.

  2. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем: учеб. для вузов / В.П. Тарасик. М.: Наука, 1997. 600 с.

  3. Введение в математическое моделирование: учеб. пособие для вузов / под ред. П.В.Тарасова. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. 200 с.

  4. Советов Б.Я. Моделирование систем : учеб. для вузов / Б.Я. Советов,
    С.А. Яковлев. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1998. 319 с.

  5. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем – искусство и наука /
    Р. Шеннон. М.: Мир, 1978. 308 с.

  6. Максимей И.В. Имитация моделирования на ЭВМ / И.В. Максимей.
    М.: Радио и связь, 1988. 232 с.

  7. Литвинов В.В. Методы построения имитационных систем / В.В. Литвинов Т.П.Марьянович. Киев Наукова Думка 1991. 120 с.

  8. Шрайбер Т.Дж. Моделирование на GPSS / Т.Дж. Шрайбер.
    М.: Машиностроение, 1980. 592 с.

  9. Технология системного моделирования / Е.Ф. Аврамчук [и др.]. М. Машиностроение 1988. 520 с.

  10. Альянах И.Н. Моделирование вычислительных систем / И.Н. Альянах.
    Л. Машиностроение 1988. 233 с.

  11. Балакирев В.С. Оптимальное управление процессами химической технологии / В.С. Балакирев В.М. Володин А.М. Цирлин. М. Химия 1978. 384 с.

  12. Пакеты прикладных программ: Математическое моделирование / под ред. А.А. Самарского. М.: Наука, 1989. 128 с.

  13. Системное обеспечение пакетов прикладных программ / под ред.
    А.А. Самарского. М.: Наука, 1990. 208 с.






Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconИ принятия управленческих решений
Сначала разберем несколько упрощенный пример задачи принятия решений при управлении организацией, а потом введем основные понятия...

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. icon3 принятие управленческих решений сначала разберем несколько упрощенный пример задачи принятия решений при управлении, потом введем основные понятия теории
Сначала разберем несколько упрощенный пример задачи принятия решений при управлении, потом введем основные понятия теории принятия...

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconИнформационные технологии поддержки принятия решений в управлении энергоснабжающими организациями
Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (тусур)

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconМетодические указания по дисциплинам: «Информационные системы в экономике», «Информационные системы в управлении социально-трудовой сферой», «Информационные технологии управления», «Информационные системы маркетинга» разработали: профессор Одинцов Б. Е
Методические указания по дисциплинам: «Информационные системы в экономике», «Информационные системы в управлении социально-трудовой...

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconТеоретические особенности принятия управленческого решения
По существу, вся совокупность видов деятельности любого работника управления так или иначе связана с принятием и реализацией решений....

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconКурсовая работа на тему: Геоинформационные системы в муниципальном управлении
Геоинформационные системы в муниципальном управлении по дисциплине: Информационные технологии управления

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconЛекция №10: «Интеллектуальные системы принятия решений и управления в условиях конфликта»
Рассмотрена классификация интеллектуальных систем принятия решений и управления, новые результаты в их исследовании и приводятся...

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ
Методические указания предназначены для студентов экономических специальностей при изучении дисциплин «Информационные технологии»,...

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconВ дисциплине изучаются вопросы создания и применения эмм и м при организации перевозок и управления предприятиями вт с применением ЭВМ
Дисциплина «Экономико-математические методы и модели управления на воздушном транспорте» формирует знания теоретических основ экономико-математического...

Лекция 34. Моделирование для принятия решений при управлении. Гносеологические и информационные модели при управлении. Особенности системы управления. iconМетодологические основы инновационного процесса в управлении персоналом
Статья посвящена проблемам инноваций в управлении персоналом. Уточняется понятийный аппарат инновационной деятельности в управлении...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница