Управление роботами и РТС (1089005), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

е. координация траекторий движения в реальном масштабе времени. Примером может быть операция сборки путем механического соединения деталей, перемещаемых манипуляторами. Перемещение деталей в зону сборки может осуществляться путемцентрализованного управления. Однако сама операция сборки требует перехода к децентрализованномууправлению по относительным координатам.Следующая по сложности задача группового управления — это управление гибкими производственными системами, где промышленные роботы функционируют совместно с различным технологическимоборудованием, транспортной и складской системами.

Общая тенденция развития систем управления такими комплексами заключается в прогрессивном ослаблении централизованного начала и переходе к распределенным гибким производственным системам, состоящим из объединенных локальной сетью технологических модулей и функциональных модулей, выполняющих общесистемные функции. В пределе в таких системах может отсутствовать единое планирование и диспетчеризация, а последовательность изготовлениякаждого очередного изделия определяется спонтанно в ходе производственного процесса. Такая структураотличается предельно высокой надежностью.

Сфера ее применения — выполнение случайного потока заявок.Наиболее сложная задача группового управления — это управление группой мобильных роботов наместности или в других средах (вода, воздух, космос), особенно в условиях тоже организованного группового противодействия (борьба двух групп).В целом возможны следующие варианты задач такого группового управления [1]:роботы одинаковые и выполняют одинаковые функции или разные функции;роботы разные и выполняют разные функции;роботы совместно выполняют одну общую задачу или свои различные несвязанные задачи, но могут мешать друг другу, что требует их координации.В рамках этих вариантов наряду с применением программного, адаптивного и интеллектуальногоуправлений, используемых и в отдельных роботах, возникают указанные выше специфические задачи, связанные со специализацией роботов в группе и их кооперированием.С точки зрения координации действий роботов в группе можно предложить следующую классификацию задач, возникающих при организации группового применения роботов:декомпозиция целей (разбивка их на подцели и распределение последних среди членов группы);декомпозиция определенных этими целями задач (разбиение их на подзадачи и распределение последних); это, например, относится к распределению сбора сенсорной информации с последующим обменомею, к построению на этой основе моделей среды и т.

д.;совместное скоординированное в пространстве и во времени выполнение общих операций;взаимопомощь (временная передача отдельных функций и задач, помощь в их восстановлении), втом числе при достижении своих частных целей (гомеостазис и т. п.).Необходимо иметь в виду три особенности перечисленных задач:разные уровни в иерархии управления;распределение во времени (параллельно);34распределение в пространстве (последовательно). Исходя из изложенного, решение рассматриваемой проблемы, по-видимому, будет осуществляться в такой последовательности:выработка технико-экономически обоснованных методик проектирования групп роботов, обеспечивающих выполнение конкретных технических заданий;разработка методов оптимизации таких проектных решений применительно к определенным критериям и в рамках определенных ограничений.Наибольшую актуальность, равно как и сложность, имеет рассматриваемая проблема для группового применения автономных мобильных объектов (не обязательно робототехнических) различного базирования, особенно в конфликтных ситуациях, характерных для вооруженных сил.Продемонстрируем возможный подход к синтезу структуры группового управления на уровне планирования по критерию обеспечения заданного времени выполнения этой задачи.Рисунок 3.

Зависимость времени группового решения от типа стратегии управления и числа объектовв группе.На рисунке приведены качественные зависимости времени принятия решения в системах группового управления, использующих различные стратегии управления, от числа объектов (членов) в группе. Прицентрализованной стратегии управления центр принимает решение о действиях всех подчиненных ему объектов группы. При этом сложность задачи возрастает экспоненциально от числа объектов в группе и соответственно экспоненциально возрастает время ее решения.

При использовании же стратегии децентрализованного группового управления каждый объект группы принимает решения только за себя, обмениваясьинформацией с другими членами группы с целью оптимизации группового решения. Поэтому время группового решения в такой группе возрастает линейно при увеличении числа ее членов. График времени решения при использовании смешанной стратегии будет находиться где-то между этими двумя графиками.Из графика на рисунке, зная число объектов в группе и требуемое время группового решения Треш,можно выбрать тип стратегии, который более приемлем в данном случае. Например, если число объектовменьше N1, то предпочтительнее использование централизованной стратегии, поскольку она обеспечиваетболее оптимальное групповое решение.

Если число объектов в группе лежит в пределах от N1 до N2, целесообразна смешанная стратегия. Если число объектов от N2 до N3, то следует использовать децентрализованную стратегию как наименее трудоемкую с точки зрения временных затрат на принятие решения. Еслиже число объектов в группе больше N3 , то следует переходить к иерархическому разбиению группы наподгруппы и, используя децентрализованную стратегию, сначала обеспечивать распределение задания между подгруппами, а затем, используя ту же стратегию, принимать решения о действиях объектов внутри каждой подгруппы.

При дальнейшем увеличении числа объектов в группе необходимо соответственно увеличивать число уровней иерархии, чтобы "вписаться" в требуемое время принятия группового решения.35Значение требуемого времени решения Треш зависит от условий, в которых должна функционировать группа. Например, если это группа промышленных роботов, функционирующих в стационарных условиях, то ограничения на время решения задачи их группового управления практически не накладываются,поскольку эта задача может быть решена заранее, а результаты решения могут быть заложены в программы.Если же роботы должны функционировать в условиях заранее неизвестной ситуации, то такой подход ужене применим. В этом случае необходимо принимать групповое решение в темпе изменения ситуации в среде. Если ситуация меняется медленно, например, если роботы используются просто для исследования некоторой местности, можно использовать смешанную стратегию группового управления, когда из центра поступают задания для каждой подгруппы роботов, а внутри подгруппы используется децентрализованноеуправление.

Если же ситуация меняется очень быстро, как, например, в боевой ситуации, то и решение огрупповых действиях надо принимать быстро, вплоть до отказа от поиска оптимального решения. В этомслучае необходимо использовать децентрализованную стратегию.Планирование крупномасштабных боевых действий осуществляется, как правило, до их начала, чтопозволяет центру оптимизировать действия всех подчиненных ему крупных подразделений, используя стратегию централизованного управления. В процессе боевых действий центр крупного подразделения уже неимеет достаточно времени на принятие решения и поэтому вынужден использовать смешанную стратегиюуправления, отдавая приказы для подразделений, но оставляя за ними возможность действовать самостоятельно внутри подразделения для выполнения этих приказов.

Как только некоторая боевая группа ввязывается в контактный бой, командовать членами группы уже бесполезно, поскольку у них нет времени на "прием" этих команд. Группа должна предельно быстро принимать решения, как уничтожить противника и минимизировать свои потери. Поэтому здесь приемлема только стратегия децентрализованного управления..

Характеристики

Список файлов учебной работы