Диссертация (1090784), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Особое внимание уделяетсяразработке интеллектуальной бортовой системы управления роботом,обеспечивающей автономность робототехнических агентов и упрощающей засчет этого общий алгоритм группового управления, лежащий в основе31координирующегоаппаратно-программногообеспечения(КАПО)многоагентной системы.Вне зависимости от выбранной стратегии группового управленияКАПО МАРС в общем случае включает в свой состав один и тот же наборосновных модулей. Различия между централизованной и децентрализованнойстратегиями управления с точки зрения программно-алгоритмическогообеспечения, осуществляющего планирование действий и распределениезаданий в МАРС, практически отсутствуют.В то же время важным вопросом децентрализованных систем,основанных на работе нескольких независимых командных центров, являетсясинхронизацияработыихподсистемвусловияхнеполнойилипротиворечивой информации о состоянии агентов в системе и о ходевыполнения прикладной задачи МАРС.Расположение КАПО МАРС также может варьироваться: возможнареализация как в виде удаленного пункта управления для централизованныхМАРС,такиввидемалогабаритныхбортовыхустройствпридецентрализованном управлении.Основными подсистемами координирующего аппаратно-программногообеспечения МАРС являются: подсистема планирования действий и формирования заданий на основеанализа поставленной прикладной задачи и текущих результатов еевыполнения отдельными агентами; подсистема распределения текущих заданий между исполнителями,исходя из имеющихся у них ресурсов и с учетом особенностейсложившейся обстановки и специфики среды функционирования; подсистема сбора и обобщения разнородной сенсорной и команднойинформации, взаимодействующая с робототехническими агентами иоператором МАРС.Следует отметить, что подсистема сбора и обобщения разнороднойсенсорной и командной информации может включать в свой состав модули32построения и анализа модели среды функционирования, а так же базыданных о состоянии среды и особенностях текущей обстановки.Наряду с координирующим аппаратно-программным обеспечениемважным элементом МАРС является человеко-машинный интерфейс.

В задачич/м интерфейса МАРС входит обеспечение возможности оперативногоописания прикладной задачи МАРС с оценкой корректности ее постановки,предоставление информации о ходе выполнения поставленной задачи, атакже, при необходимости, отображение телеметрических данных офункционировании отдельных агентов и индивидуальное управление ими вслучае возникновения нештатной ситуации.1.2.5 Разработка принципов интеллектуального управления МАРСОт функциональных возможностей агентов, входящих в состав МАРС,во многом зависит надежность и быстродействие всей системы. В связи сэтим один из основных вопросов организации группового управлениязаключаетсявробототехническихдостиженииагентовнеобходимоговцеляхуровнясниженияавтономностиресурсовКАПО,затрачиваемых на координацию их совместной работы, и упрощенияпроцесса описания групповой задачи для оператора МАРС.Создание перспективных образцов автономных роботов обуславливаетнеобходимость обеспечения высокой степени адаптивности, надежности икачества их функционирования в условиях неопределенности внешнейсреды.

Решение этой проблемы, так или иначе, связано с развитием средств иметодов адаптивного управления, в том числе на основе привлечениясовременных интеллектуальных технологий обработки информации ипринятия решений.Следует отметить, что во всем мире проблемам разработки технологийинтеллектуального управления уделяется большое, а в ряде передовых страни приоритетное внимание. Известно, например, что в США ежегодно33выделяетсясвышетрехмиллиардовдолларовнапроведениефундаментальных и прикладных исследований в этой сфере, активноеразвитие которой связано в первую очередь с задачей поддержаниятехнологического превосходства вооруженных сил [63].Усиленными темпами работы аналогичного профиля ведутся в Япониии странах Западной Европы. При этом в качестве базовых выделяютсяразличные технологии обработки знаний, обеспечивающие адекватноеуправление робототехническими системами, в сложных условиях среды, неподдающимся полной формализации.Следует отметить, что одна из немногих попыток фундаментальногоопределения знаний путем перечисления и анализа их свойств представлена вработах Д.А.

Поспелова и его коллег [32, 12]. Важнейшая отличительнаяособенность, присущая этой форме машинного представления информации,связана с использованием классификации тех или иных понятий в качествесредствадляустановлениясвязеймеждуотдельнымиявлениямирассматриваемой предметной области. Эта особенность имеет ключевоезначение для разработки специализированных систем обработки информациии управления на основе применения современных интеллектуальныхтехнологий.Так, в рамках теории ситуационного управления – фундаментальногонаправления, развиваемого силами отечественной научной школы, былиразработаны основы интеллектуального управления, основанного на знаниях[11, 12].

Исходя из ключевых положений данной теории каждому классуситуаций, возникновение которых считается допустимым в процессефункционирования системы, ставится в соответствие некоторое решение поуправлениюуправляющая(управляющеепроцедура,воздействие,ит.д.).программно-алгоритмическаяТогдасложившаясяситуация,идентифицируемая с помощью измерительно-информационных средств,может быть отнесена к некоторому классу, для которого требуемоеуправление уже считается известным.34Важно отметить, что робототехнические системы, как сложный объектуправления,включаютрядфункционально-подчиненныхподсистем.Иерархия их подчинения обуславливает декомпозицию исходных целей изадачуправлениясоставляющих.Внарекурсивнуюконечномитогепоследовательностьтакоеразделениевложенныхпредполагаетмногоуровневую организацию системы управления, обладающей развитымиинтеллектуальными возможностями по анализу и распознаванию обстановки,формированиюстратегиицелесообразногоповедения,планированиюпоследовательности действий, а также синтезу исполнительных законов,удовлетворяющих заданным показателям качества.При этом структура интеллектуальной системы управления (ИСУ)робототехническойпринципусистемойпостроенияидолжнасоответствоватьиерархическомувключатьстратегический,тактическийиисполнительный уровни, а также комплекс необходимых информационноизмерительных средств (рис.

1.13) [11, 21].Рис. 1.13. Интеллектуальная система управления робототехнической системой35Функционирование каждого уровня ИСУ предполагает использованиетехнологий представления, пополнения и обработки знаний (рис. 1.14).Выбор той или иной технологии для реализации каждого из перечисленныхпроцессов определяется условиями конкретной прикладной задачи, в томчисле,требованиямивременными икавтономностиробототехническойматериальными ресурсамисистемы,на настройку иотладкупрограммно-алгоритмического обеспечения.Рис.

1.14. Классификация методов интеллектуального управленияПриведенное выше определение знаний обеспечивает возможностьвынесенияоднозначнойоценкиопринадлежностикразрядуинтеллектуальных по крайней мере четырех различных информационныхтехнологий представления знаний [11]: технологии экспертных систем;технологиинейросетевыхструктур;технологиинечеткойлогикиитехнологии ассоциативной памяти.Пополнение знаний на этапе настройки или в процессе работы ИСУвозможнодвумявзаимодействияспринципиальноэкспертом,различнымилибоже36заспособами:счетзасчетсамообучения–автоматизированного сбора и обобщения информации о закономерностяхфункционирования робототехнической системы.Обработка накопленного массива знаний может производиться как врамках ситуационного управления (на основе детерминистических ивероятностных подходов к классификации ситуаций функционирования РТС)[28], так и с привлечением более развитых механизмов принятия решений,основанных на формировании модели среды функционирования и прогнозевозможных вариантов развития ситуации в режиме реального времени [42,45].Таким образом, фундаментальную основу концепции построенияинтеллектуальных систем управления ИСУ РТС составляют три ключевыхположения: развитие принципа ситуационного управления, когда каждому классувозможных состояний ставится в соответствие определенный классдопустимых решений; принцип иерархической организации интеллектуальной системыуправления, включающей в свой состав стратегический уровеньпланирования поведения, тактический уровень планирования действий,исполнительный (приводной) уровень и комплекс информационноизмерительных средств; принцип обоснованного выбора современных интеллектуальныхтехнологий, используемых для решения задач отдельных уровнейиерархии управления.Описанные принципы интеллектуального управления автономнымробототехническим агентом в полной мере применимы и к многоагентнойсистеме в целом как сложному объекту управления.

Очевидно, чтоалгоритмы обобщения разнородной сенсорной и командной информации,планирования действий и распределения заданий между робототехническимиагентами в составе МАРС должны строиться с применением общепринятыхметодов интеллектуального управления.37Обобщаявышесказанное,можнозаключить,чтосхемаинтеллектуальной системы группового управления (ИСГУ) идентична ИСУРТС с точностью до специфики задач, решаемых на стратегическом,тактическом и исполнительном уровнях системы (рис.

1.15).Рис. 1.15. Интеллектуальная система управления многоагентнойробототехнической системойОсновные отличия ИСГУ от ИСУ РТС заключаются в следующем: наличие множества альтернатив при распределении заданий навыполнение отдельных технологических операций междуробототехническими агентами; необходимость координации действий робототехнических агентов, в томчисле необходимость предотвращать возможные конфликты в процессе ихфункционирования; различие в характере неопределенностей внешней среды: так, если взадаче управления робототехническим агентом они выражаются главнымобразом в вариациях нагрузки на приводах, то в МАРС возможны выход38из строя одного или нескольких агентов, помехи беспроводной связи, ит.д.Следует отметить, что на сегодняшний день далеко не все ИСУ РТСвключают в свой состав подсистемы самообучения и прогноза, и тем болееэто относится к ИСУ МАРС, что связано с относительной новизной тематикигруппового управления.

Характеристики

Список файлов диссертации