gl1-2beg (Лекции по БЖД), страница 9

В свя.щ с тем, что ПКР, характеризуемые качественными фак­торами и нечетко'определенными понятиями, нс могут быть досто­верно описаны на языке четкой матемптнкя, в качестве средств адекватного описания значений неформальных параметров в методе нечеткой оптимизации используются лингвистические переменные, вводимые в формальный анализ с помощью теории размытых множеств или теории вероятностей, в зависимости от того, какой тип неопределенности формализуется. Благодаря этому обеспечива­ется возможность использовать в виде переменных и характеристик отношений между ними не только числа, но и слова и словосочета­ния частично упорядоченного профессионального языка, которые являются точными операндами для ЭВМ. В этом случае теория размытых множеств (вероятностей) выполняет функции своеобраз­ного аппарата измерения уровня неформальных параметров, отражающих субъективные представления (знания, умения, навы­ки) конструктора.

В качестве «размытой математической модели» принятия реше­ний в условиях неопределенности выбрана матричная модель, наглядно отражающая структуру разрешаемой проблемной ситуа­ции (табл. 1.3, 1.4). В зависимости от типа НПКЗ модель принятия нечетко определенных решений может быть близка как к прямой, так и к обратной задаче математического программирования или носить смешанный характер.

, Чисто внешняя сторона метода состоит в следующем. Отыскива­ется ПКР XeW (W—множество приемлемых вариантов ПКР), 33

обеспечивающее минимум функционала:

где т—число требовании ТЗ; со,—коэффициент предпочтения /-го требования ТЗ; /^'(J,) —метрика потерь, характеризующая относи тельное отклонение t'-ro пкр от /-го требования ТЗ.

Т а б л и ii a 1.3

'Пии может быть осуществлен лишь посредством привлечения дополнительной информации о предпочтениях конструктора (ЛПР). Эта информация в виде коэффициентов, отражающих соотношение между различными параметрами частных показателей эффективно­сти, учитывается в так называемых пракссологических критериях полезности, рассмотренных в п. 2.2.3, с помощью которых и выделя­ется рациональное ПКР.

'" На каждой из двух упомянутых стадий сужения исходного множества вариантов ПКР степень сужения может быть оценена количественно посредством коэффициента эффективности выбора

1=—'——— (где /«м—число ПКР в сужаемом множестве; /По—

"•м — ¹

количество решений, выделенных с помощью критерия отбора). При этом 1 < гПц < /п.м и 0 < у < 1. Таким образом, коэффициент у характеризует эффективность сужения. При у == 1 эта эффектив­ность идеальна — единственное решение найдено сразу. При у = О выделение решений ничего не дало с точки зрения выбора единст­венного из них.

Т а б л ii ii a 1.4

На этапе внелогического решения НПКЗ конструктор приобре­тает неформальную информацию, необходимую ему при поиске решения тех НПКЗ, соотношение неопределенной и детерминиро­ванной частей которых очень велико. Для таких задач формальные указатели системы управления решением (стратегический, такти­ческий и семантической обратной связи), опирающиеся на машин­ный анализ детерминированной части НПКЗ, не могут быть построены. В связи с этим возникает потребность формирования 'у конструктора внелогических форм знаний, умений и навыков, (позволяющих компенсировать^отсутствие обслуживающих поиско­вый процесс предметно-ориентированных интеллектуальных под-.держек.

; В качестве иллюстрации рассмотрим пример из области маши­ностроения. Пусть требуется найти приемлемое решение для узла соединения, состоящего из трех элементов: двух сопрягаемых дета­лей 1, 2 и соединяющего их слоя 3 (рис. 1.13). Будем считать, что сопрягаемые детали выполнены из различных материалов, напри­мер металла и стеклопластика, имеют в плане форму полос и нагружены растягивающей силой [37, с. 7, 38, с. 133]. Для случая линейного изменения (по длине соединения I) толщины сопрягае­мых деталей /ii,; и постоянной толщины соединительного слоя бж разрешающее уравнение имеет вид [39, с. 31"!*:

• В работе [39] в уравнении (7) допущена опечатка — вместо знака умно­жения в квадратных скобках напечатан минус. ,

35

С помощью показателя эффективности (1.2) множество прием лемых альтернатив сужается до множества эффективных (опти мальных по Парето) или неулучшаемых вариантов ПКР. Оконча тельный выбор рационального ПКР или, как иногда говорят субоптимального варианта ПКР из множества эффективных реше

^;- Если толщина соединительного слоя бд тоже переменна и изме|

(^г) V \ •

ряется по линейному или квадратичному закону ^"Зи 1 + re—

8^=?Jl -{-я^У] ('i— константа, характеризующая степень из

менения толщины 8^), то после подстановки любой из этих зависи мостей в выражение (1.3) получим уравнение с переменным!

Рис. 1.13

Схема связи ключевых параметров, харак­теризующих сопрягаемые детали /, 2, 3, с пультом непрерывного ввода исходной ин­формации в ЭВМ посредством многостепен­ной рукоятки управления

коэффициентами, численное интегрирование которого сопряжено большими вычислительными трудностями.

В тех случаях, когда одна из соединяемых детален выполняете из КМ, обобщенный параметр жесткости В\ или йд из-за особен ностей КМ, связанных со слоистостью его структуры, принимае' более сложный вид:

^в\.2~=f(^E\,•!^ ^/!'; Фг ^fe).

где hi—толщина t'-ro слоя КМ; 4.1—угол армирования i-ro cnoi .KM, определяющий направление элементарных волокон; k—чнсл слоев, составляющих толщину стенки детали из КМ.

После подстановки этого выражения в формулу (1.3) получи! уравнение, численное интегрирование которого возможно лишь тех случаях, когда законы изменения всех жесткостных характера тик известны, и ЭВМ, по существу, может ответить лишь на вопрсн какая при этом будет концентрация касательных напряжений (т. f решить прямую задачу математического программирования). В ев;

зи с этим возникает ситуация, которую обычно определяют ка «проклятие размерности», так как число возможных комбинаци распределения жесткостных характеристик трех взаимодействую щих элементов может быть бесконечно большим.

Задача конструктора в этом случае состоит в том, чтоб! используя метод сенсомоторных проб и ошибок, ' подобрать таки закономерности распределения жесткостей, при которых реализуй ся условие т/Тср ^w 1, т. е. при которых концентрация касательны 36

здапряжений в соединении будет минимальной (на рис. 1.14—взаи­мосвязь ключевых параметров а\, ОгИ/г). С этой целью конструктор, Ьчитая жесткости двух из трех сопрягаемых деталей «заморожен­ными», может выполнять многократные поисковые действия по целенаправленному изменению жесткости третьей детали и тем самым получает возможность визуального сопоставления степени влияния каждого из трех ключевых параметров а\, ад и п на концентрацию касательных напряжений (см. рис. 1,14, а, б. г). Гаким способом конструктор приобретает внелогические знания о ^коэффициентах чувствительности» параметров а\, а-г и п. Затем, рпираясь на присущее ему умение находить решение с помощью подсознательных действий типа «попадания в цель», конструктор наменяет всю совокупность значений ключевых параметров а\, dy и л таким образом, чтобы на экране дисплея сплошная линия, характеризующая уровень суммарной концентрации касательных напряжений в соединении, совместилась с пунктирной прямой т/Тс))—³!, соответствующей в данном случае требованиям ТЗ (см. рис. 1.14, г).

' С целью обеспечить комфортные условия для конструктора при выполнении им поисковых действий типа «попадание в цель» жела­тельно использовать ЭВМ, обеспечивающую достаточную быстроту «отклика» на единичный приказ пользователя и непрерывный спо­соб ввода—вывода данных, имеющих многокомпонентную струк­туру. В качестве средств непрерывного ввода таких данных могут быть использованы как электрические, так и механические приспо­собления. Однако механический вариант при всей его сложности позволяет наиболее полно реализовать моторно-поисковые возмож­ности конструктора в наиболее естественной для него форме.

Так, например, если использовать для этих целей один из вариантов органов управления многомоторным самолетом, то в этом случае на ползуны секторов газа можно вывести потенциомет­ры для установки действующих на конструкцию внешних нагрузок (осевых'сил, изгибающих моментов и т. д.), а к штурвалу и педалям подключить потенциометры непрерывного изменения значений ключевых параметров, отражающих внутреннее состояние создава­емой конструкции. Для рассматриваемого варианта решения НПКЗ—это величины параметров а\, <1ч и п, ^характеризующие распределение жесткости в деталях 1, 2 и 3. (см. рис. 1.13 и 1.14, и,

б. в}. • • • • --•.. .' " .. ^:,' '..Благодаря применению такого механизированного приспособле­ния обеспечивается возможность включения в процедуры человеко-машинного взаимодействия еще одной—внелогической формы по­иска решений НПКЗ, основанной на использовании механизма зрительно-двигательной координации конструктора. Тем самым реализуется возможность тренировки так называемой биологичес­кой обратной связи [40, с. 37] конструктора, посредством которой формируется его способность неформального нахождения решения с помощью моторно-поисковых действий, направленных на устране­ние зрительно фиксируемых рассогласований. По существу, в этом

:. •• "" • 37

38

лучае речь идет о переносе с помощью ЭВМ процесса решения

•ШКЗ с речемыслительного уровня обработки информации фуик-пюнальными системами головного мозга на сенсомоторный, что, в :вою очередь, уже не требует от конструктора столь высокой ква­лификации. „ .—„,,

- Процесс внелогического решения рассматриваемой НПКЗ за­канчивается конструктивной реализацией найденных распределений кесткости деталей 1.2тл 3 (см. рис. 1.14, д): для детали 1 — это 1зменение толщины стенки, варьирование значениями угла арми-ювания, изменение профиля кромки детали в плане; для детали »^_чтп ичмсиение толщины стенки, варьирование формой профиля

Рис. 1.15

Компоновка шестндисплейного (<шестиоконного») автоматизированного рабочего места конструктора:

/ — СУПР (СУ, ТУ — стратегический и тактичес­кий указатели ПКД; УСОС — указатель семантичес­кой обратной связи); // — УКПР — унифицирован­ный кадр принятия решения; ИБЗиО — информаци­онная база знаний и опыта

ВКвозных отверстий, изменение геометрических размеров кромковых пазов- для детали 3—это изменение профиля выступов и впадин, варьирование габаритных размеров и «шага» установки соедини­тельных заклепок, применение составных клеевых компаундов с различными сдвиговыми характеристиками. ¹ В целом все этапы функционирования КП САПР осуществляют­ся в рамках структуры унифицированного кадра принятия решений, 'функционально-логическая схема которого рассмотрена в п. 3.2.1. •С учетом состава сведений, предоставляемых тремя информацион­ными полями этого кадра, комплектуется шестидисплейное автома­тизированное рабочее место конструктора (рис. 1.15), обеспечива­ющее возможность рассмотрения пкр как объекта управления. L-., 39