Диссертация (1090784), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Так, нарис. 2.1, б каждый из кубиков во втором и третьем ряду пирамиды можетбыть установлен только при условии наличия двух нижележащих кубиков.Рис. 2.3. Сценарий построения пирамиды с применением логических элементов.XOi – состояние установки i-го кубика, i=1..6.Решением данной проблемы является добавление вспомогательныхэлементов, которые объединяют несколько выходных сигналов контрольныхэлементов в одно управляющее воздействие. В качестве таких элементовмогут выступать логические блоки «И» и «ИЛИ». Сценарий построенияпирамиды из кубиков с применением этого решения показан на рис.

2.3.В большинстве случаев сценарий выполнения задачи МАРС известензаранее и закладывается в МАРС оператором в виде готового графа. Либо жеон может определяться автоматически при помощи дополнительнойподпрограммы на основе анализа ситуации, в которой находится МАРС.Модель выполнения решаемой прикладной задачи, сформированная ввиде описанной сети конечных автоматов вида (2.3), позволяет обеспечитьне только контроль очередности следования технологических операций в47соответствии с априорно установленным сценарием, но и выдачу текущихзаданий по его реализации силами имеющихся агентов.2.1.2 Обобщенная модель робота как исполнителя подзадач МАРСИнтеллектуальный автономный робот, как универсальный агент,способный обеспечить выполнение некоторых из требуемых операций, такжеможет быть представлен автоматом вида (2.1):K R   U R , X R ,Y R , f R , hR  ,(2.4)гдеU R   u0R , u1R , , umR , uqRu Rj ,( j  1, , m )-- конечный входной алфавит;командынавыполнениесоответствующихтехнологических операций или подзадач;u0R - команда перехода в состояние исходной готовности;uqR -входнойсигнал,имитирующийвозникновениеслучайныхвоздействий фатального характера, приводящих к потере работоспособностиробота;X R   x0R , x1R , , xmR , xqRx Rj ,( j  1, , m)- - конечный алфавит состояний;множествосостоянийзанятостивыполнениемсоответствующих технологических операций или подзадач;x0R - состояние исходной готовности робота к выполнению новыхтехнологических операций или подзадач;xqR - состояние потери роботом работоспособности;Y R   y0R , y1R , , ymR , yqR - конечный выходной алфавит;y Rj ,( j  1, , m ) - множество выходных сигналов, подтверждающихзанятость робота выполнением соответствующих технологических операцийили подзадач;48y0R- выходной сигнал, подтверждающий готовность робота квыполнению новых технологических операций или подзадач;y qR-выходнойсигнал,подтверждающийпереходроботавнеработоспособное состояние;f R , hR - функции переходов и выходов, задаваемые табл.

2.3, инаглядно изображенные в виде графа на рис. 2.4.Табл. 2.3. Таблица переходов конечного автомата в модели автономногороботаСостоянияx0Rx RjxqRu0Rx0Rx0RxqRu Rjx Rjx RjxqRuqRxqRxqRxqRВыходыy0Ry RjyqRВходыРис. 2.4 Диаграмма переходов состояний модели автономного робота,представленной в виде конечного автомата492.1.3 Обобщенная модель процесса выполнениятехнологической операцииМоделирование работы МАРС, построенной на основе предложенногоподходакпланированиюдействийвсоответствиисаприорносформированным сценарием решения поставленной прикладной задачи,предполагает необходимость эмуляции процессов выполнения отдельныхтехнологических операций с учетом требуемых временных ресурсов.

В этойсвязи, модель собственно процесса выполнения технологической операцииили подзадачи должна быть представлена конечным автоматом следующеговида:K P   U P , X P ,Y P , f P , hP  ,(2.5)гдеU P   u0P , u Pj - входной алфавит;u Pj - входной сигнал на запуск процесса выполнения соответствующейтехнологической операции или подзадачи;u0P-входнойсигналназавершениепроцессавыполнениясоответствующей технологической операции или подзадачи;X P   x0P , x Pj- алфавит состояний;x0P - состояние приостановки процесса выполнения технологическихопераций или подзадач.x Pj-состояниемодели,соответствующеевыполнениюj-ойтехнологической операции или подзадачи;Y P   y0P , y Pj- выходной алфавит;y0P - выходной сигнал, подтверждающий переход модели процессавыполнения соответствующей технологической операции или подзадачи всостояние приостановки;y Pj - выходной сигнал, подтверждающий переход модели к состоянию,50выполнения j-ой технологической операции или подзадачи;f P , hP - функции переходов и выходов, задаваемые табл.

2.4, инаглядно изображенные в виде графа на рис. 2.5.Табл. 2.4. Таблица переходов конечного автомата в модели, описывающейвыполнение технологической операции многоагентной робототехническойсистемойСостоянияx0Px Pju0Px0Px0Pu Pjx Pjx PjВыходыy0Py PjВходыРис. 2.5 Диаграмма переходов состояний модели, описывающей процесс выполнениятехнологической операции в процессе работы МАРСОбъединениеавтоматов(2.4)и(2.5)вединуюструктуру,представленную на рис.

2.6, позволяет моделировать смену состояний роботав процессе выполнения указанной технологической операции или подзадачи.Подобная интеграция предполагает замыкание входа одного конечногоавтомата на выход другого и наоборот с переопределением ряда параметров:y Rj  u Pj ; y Pj  u 0R .51Рис. 2.6 Интегрированная модель процесса выполнения заданной технологическойоперации с помощью автономного робота2.1.4 Алгоритм планирования действий в МАРСПроцесс функционирования сценарной модели выполнения групповойдачи может быть описан формулой (2.2) и моделью конечного автомата,отражающей процесс отдельной выполнения технологической операции(2.5). Задачей планирования при этом является поиск подмножестваOдоступных конечных автоматов вида (2.3), находящихся в состоянии x1 , т.е.подмножества свободных для выполнения технологических операций.Планирование происходит в дискретные моменты времени, соответствующиепереходу одного или нескольких автоматов в новое состояние.Алгоритм планирования, основанный на анализе сценарного графа,заданного в виде сети n конечных автоматов V  {v1 , v2 ,..., vn } , может бытьформально представлен в следующей форме:1.

Инициализация выходного списка идентификаторов, доступных дляисполнения операций L*:  ;2. Инициализация переменной цикла i : 0 ;O3. Если автомат vi находится в состоянии x1 , добавление номера i ввыходной список: L*: L *  i ;4. Увеличение переменной цикла на единицу: i : i  1 ;5. Если i  n , то переход к п.

3, иначе завершение алгоритма.52Простота приведенного алгоритма обусловлена тем, что логикаопределения состояний взаимосвязанных автоматов в сети V сосредоточенав моделях технологической операции и процесса ее выполнения, описанныхвыше.В качестве примера работы подсистемы планирования, основанной натехнологииконечныхавтоматов,рассмотримпроцесссооружения пирамиды двумя роботами (рис. 2.1, б),групповогов соответствии стехнологическим сценарием, изображенным на рис.

2.3).При начальном просмотре графа сборки в качестве разрешенных длявыполненияоперацийвыявляютсяпервыетри,двеизкоторыхраспределяются между роботами имеющегося набора (рис. 2.7, шаг 1: а, б).Третий такт просмотра графа сборки позволяет выделить в качестверазрешеннойдлявыполненияпятуюоперацию,чтообуславливаетвозможность загрузки только одного робота с фиксацией простоя другого(шаг 3: а, б).Рис. 2.7. Диаграмма планирования очередности и изменения статуса выполнениятехнологических операций в ходе решения прикладной задачи МАРС53На четвертом такте, где в качестве разрешенной будет выступатьшестая операция, загрузке может подлежать также только один робот принеизбежном простое второго.На следующем такте просмотра графа в качестве разрешенныхфигурируют третья и четвертая операции, обе из которых подлежатвыполнению (шаг 2: а, б).На пятом такте прикладная задача МАРС считается выполненной всилу отсутствия незавершенных технологических операций.Важно отметить, что описанный процесс итеративного планированиядействий МАРС может служить не только иллюстрацией к механизмупринятия решений в системе, но так же давать предварительную оценкувремени на выполнение технологического сценария с использованиемробототехническихгруппировокразличнойчисленности.Так,врассмотренном примере оценка временных затрат на сборку пирамиды двумяроботами составляет четыре такта, а суммарная величина простояробототехнических агентов – два такта.Реализуемостьипланированию действийработоспособностьМАРСпредложенногополностьюподходаподтверждаетсякданнымикомпьютерного моделирования.

В качестве примера на рис. 2.8 приведенырезультаты моделирования процессов планирования действий по построениюправильной пирамиды из шести кубиков и распределения соответствующихопераций по их выполнению между тремя агентами.В рамках проведения эксперимента продолжительность выполненияопераций задавалась случайным образом, а распределение заданий междуагентами осуществлялось по принципу прямой очередности.Важно отметить, что простота предложенных моделей допускаетвозможность реализации механизмов планирования действий по решениюпоставленной прикладной задачи в соответствии с априорно заданнымсценарием в составе МАРС не только с централизованной, но и сраспределенной архитектурой.

В последнем случае принятие решений54должно осуществляться каждым из агентов индивидуально на основе анализаимеющейся у каждого и одинаковой для всех сценарной модели с учетомПорядковый номер операцийданных, поступающих по сетевым каналам информационного обменаВремя (в условных единицах)Порядковый номер операцийа)Время (в условных единицах)б)Рис. 2.8.

Результаты моделирования МАРС: а) планирование последовательностидействий по возведению пирамиды тремя агентами; б) распределение заданий попостроению пирамиды и выполнение соответствующих операций отдельнымиагентами.552.1.5 Представление знаний в моделях планированиязаданий для МАРСДетальный анализ результатов моделирования показал, что выбранныйспособ представления знаний не позволяет учитывать всех особенностейрешаемойприкладнойзадачиприописаниисценарноймоделиеевыполнения, что может приводить к не рациональной организации процессапланирования заданий для группы интеллектуальных автономных роботов.Действительно, реализация провозглашенного принципа планированиязаданий в составе МАРС в ряде случаев обуславливает возникновениевынужденных простоев исполнителей, возникающих в ситуациях, когдавыдача команды на выполнение данной конкретной операции невозможна допоступления сигнала об отсутствии или завершении всех предшествующих.В частности, на рис.

Характеристики

Список файлов диссертации