Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Опыт показывает,что это не так, и получение информационной модели и в этом случаевесьма трудоемко. Таким образом, как для случая вновь проектируемой системы S, так и для уже функционирующей возникает проблема получения дополнительной информации для создания СУ.Единственным эффективным путем получения такой информациив настоящее время является машинное моделирование.В том случае, когда СУ создана и функционирует вместе с системой 5, управляя ею, существует необходимость в получении текущей информации, вызванная в основном двумя причинами. Вопервых, это потребность в совершенствовании СУ, а во-вторых,необходимость уточнения поведения системы и возникающих в нейситуаций с целью компенсации изменений характеристик системыS как ОУ.
Процессы, с которыми связана текущая информацияпервого вида, являются достаточно медленными и для управленияими необходима подсистема эволюционного управления, а процессы второго типа являются более быстрыми и для управления иминеобходима подсистема оперативного управления в реальном масштабе времени (РМВ).Следует подчеркнуть, что по темпу принятия решений и местурешения задач подсистемы эволюционного и оперативного управления существенно отличаются друг от друга.
Так, например, процессы оперативного управления могут быть на несколько порядковболее быстрыми по сравнению с процессами эволюционного управления.Важнейшей задачей современной теории и практики управленияявляется построение модели ОУ, т.
е. формализация закономерностей функционирования объекта. На основе этой модели определяются структура, алгоритмы и параметры СУ, выбираются аппаратно-программные средства реализации системы. Одним из эффективных методов построения модели сложного объекта являетсяидентификация.Широкое развитие в настоящее время работ по формализациипроцессов и построению их моделей во многих областях исследований (технике, экономике, социологии и т. д.) преследуют две основные цели. Первая из них связана со значительным увеличениемвозможностей изучения на базе ЭВМ сложных процессов функционирования различных объектов при помощи метода моделирования, для чего необходимо математическое описание исследуемогопроцесса.
Не меньшее значение в технических системах имеют модели, используемые для достижения второй цели, т. е. применяемыенепосредственно в контуре управления объектами.Эволюционные и десиженсные модели. Невозможность ограничиться только одной универсальной моделью связана с тем, что,с одной стороны, перед этими моделями ставятся различные цели,а с другой стороны, они описывают процессы, протекающие в раз308личных масштабах времени, причем степень полноты модели, еесоответствие реальному объекту зависят от целей, для которых этамодель используется.
Модели первого типа имеют в основномгносеологический характер, от них требуется тесная связь с методами той конкретной области знаний, для которой они строятся.Модели такого типа являются достаточно «инерционными» в своемразвитии, так как отражают эволюцию в конкретной области знаний.
Такие модели будем называть эволюционными. Модели второготипа имеют информационный характер и должны соответствоватьконкретным 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 удобнодля отражения целей моделирования.В информационных моделях, используемых непосредственнодля принятия решений в СУ, требование оперативности являетсяодним из основных. Оно вызвано тем, что при каждом воздействиина ОУ необходимо в модели учесть действительные изменения,происшедшие в объекте, и внешние возмущения, на основе которыхрассчитывается управление. Это требование оперативности, т. е.необходимость работы такой модели в РМВ, часто ведет к отказуот сложных и точных моделей, к разработке специальных, такназываемых робастных, алгоритмов построения моделей, использование которых в СУ обычно ведет к поставленной цели [18, 21, 43,54].Появление идентификации в начале 60-х годов было связанос острой необходимостью разработки методов построения именноинформационных моделей ОУ.
Отсутствие таких моделей сдерживало процесс автоматизации этих объектов, использования ЭВМв контуре управления. Объекты оказались неподготовленнымик внедрению вычислительной техники из-за отсутствия их математического описания, их информационных моделей. Построение информационной модели методами идентификации должно быть направлено на ликвидацию этого разрыва и разработку методовоперативного получения модели ОУ. При этом методы идентификации должны предусматривать использование ЭВМ для решениязадач построения информационной модели.Элементы теории моделирования.
Отсутствие формальных методов перехода от гносеологических моделей к информационнымв современной теории управления не дает возможности получить поимеющейся информации адекватное описание, необходимое длясоздания СУ. Но учет сведений, содержащихся в гносеологическихмоделях, может значительно увеличить объем априорной информации о рассматриваемом ОУ. Поставив цель построения гносеологической модели процесса функционирования системы S дляполучения необходимой априорной информации для построенияэффективной СУ и сузив класс объектов моделирования до конкретного, т. е.
до поведения конкретной системы 5, решим задачу309построения прикладной теории эволюционного и десиженсного моделирования, позволяющей эффективно (в реализационном аспекте)перейти от гносеологических («исследовательских») моделей к информационным («управленческим») моделям. Наиболее просто такой переход можно совершить, если оба этих класса моделей будутбазироваться на единую концептуальную модель, использоватьединую систему информации (базу знаний) и иметь единую критериальную систему. Рассмотрим сначала особенности гносеологических и информационных моделей.Вопрос применимости некоторой математической модели к изучению рассматриваемого объекта не является чисто математическим вопросом и не может быть решен математическими методами.Только критерий практики позволяет сравнивать различные гипотетические модели и выбрать из них такую, которая является наиболее простой и в то же время правильно передает свойства изучаемого объекта, т.
е. системы 5.Ориентируясь на общие вопросы методологии моделированиясложных технических систем, сформулируем требования к прикладной теории моделирования, а точнее — к элементам этой теориив ее приложении для решения конкретно поставленной задачи. Какуже отмечалось выше, эта задача ставится следующим образом.Необходимо сначала построить и реализовать на ЭВМ эволюционную модель процесса функционирования системы S, полученнуюв ходе стратегической идентификации ОУ, а затем на ее базепостроить десиженсную модель, используемую для решения практических задач оперативного управления в адаптивной СУ сетью.Или, используя терминологию теории идентификации, необходимопостроить конкретную дискретную адаптивную систему управленияс идентификатором и предсказателем (комбинированную) в цепиобратной связи (ДАСК), т.
е. реализовать сначала стратегическийидентификатор, а затем на его базе тактический оперативный идентификатор и предсказатель, рассматривая в качестве ОУ не реальную систему S (ввиду ее отсутствия), а машинную модель процессаее функционирования.Таким образом, можно поставленную задачу трактовать и какзадачу автоматизации исследования объекта (машинной моделиЛ/м) для целей синтеза тактической и оперативной модели, используемой непосредственно в контуре управления системой S, а затемдля проверки эффективности управления в целом.Прежде чем переходить к изложению элементов теории моделирования процессов в системе S, дадим ряд определений. Напомним,что под моделированием будем понимать исследование объектапосредством изучения его модели, т.
е. другого объекта, болееудобного для этой цели. Под сложностью моделируемого объектабудем понимать фактически сложность сведений о нем (его описания), зависящую от целей моделирования и уровня, на которомвыполняется описание. Таким образом, сложность возрастает не310только при введении в рассмотрение новых качеств, но и припереходе к более детальному описанию процесса функционированияобъекта моделирования, т.
е. системы S.Задачу прикладной теории моделирования сформулируем, исходя из тех требований, которые будет предъявлять к ней пользователь (исследователь, разработчик системы 5), проводящий эксперименты с процессами функционирования 5 и ее элементов для решения конкретной прикладной задачи. В таком контексте основнойзадачей при решении проблем управления является выбор моделейна уровне оперативного управления, сохраняющих при этом существенные для СУ черты S с учетом ограничений реализации в РМВ(особенно при оперативном управлении). В дальнейшем модель,практически реализуемую с учетом ограниченности ресурсов, будемназывать трактабельной.
Таким образом, помимо теоретическихвопросов построения модели вообще будем рассматривать вопросытрактабельности модели, связанные с формальным представлениемее описания, его упрощением, проверкой адекватности упрощенноймодели и т. д.Тот факт, что моделируемая система S существует лишь какзамысел разработчика, вносит в проблему разработки такой теориизначительные трудности.
В частности, не удается непосредственнопроверить адекватность модели процесса функционирования системы S с помощью реального объекта. Частично эта трудностьустраняется путем проведения натурных экспериментов с элементами S. Ряд существенных трудностей возникает из-за неполнотыисходной информации об объекте моделирования.Большой объем знаний о системах и их элементах, накопленныйк настоящему времени, подлежащий объединению в рамках теориимоделирования и несоизмеримый с познавательными возможностями одного исследователя, выдвигает необходимость организациии детализации таких знаний (теории) в систему, затрагивающуюлишь существенно ограниченное число объектов при сохраненииобщности подхода.
При этом развитие отдельных методов статистического моделирования, языков моделирования, теории планирования машинных эксперименов и т. д. оказывается недостаточным.Создание прикладной теории, обеспечивающей конкретные потребности разработчика модели и охватывающей весь процесс моделирования в широком смысле этого слова, требует системногоподхода и прежде всего установления основ теории: понятий обобъекте, 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 5 е ,используемой при стратегическойидентификации, а затем и к динамической модели Ds, непосредственно используемой при оператив311ном управлении с использованием методов и алгоритмов СУ.
Приэтом ориентируются на критериальную систему К. Такой переходосуществляется через описание (концептуальную модель), фиксирующее сведения об объекте S в понятиях языка L (терминах типовыхматематических схем) [41, 54]. При выборе математической схемымоделирования М вводится также понятие среды S, позволяющееиспользовать 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.Таким образом, так как объектом данной прикладной теориимоделирования является процесс моделирования, то возникает необходимость в построении и изучении «модели моделей», или репромодели RM (от англ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
