Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 72

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

Текст из файла (страница 72)

reproduce — воспроизводить, делать ко­пию, порождать). Репромодель представляет собой упрощенныйи наглядный прототип создаваемых моделей, используемых в СУ,и дает возможность эффективного приближения к таким моделямс максимальным использованием априорной и оперативной инфор­мации о поведении системы S, поступающей в процессе ее функциЯэык (типовая матсхема)©Система(объектмоделирования)£ Л КонцептуальнаямодельКомпонентыокружающейсредыМатематические схемыДинамика RMИнформацияприкладного!характераjСтатика RMРис. 9.1.

Схема разработки модели системы S312онирования. Для решения поставленной задачи разработки моделидля СУ схема репромодеяи приведена на рис. 9.1. После того каксформулирована концептуальная модель С и введены понятия ком­понент сред S, основное содержание элементов прикладной теориимоделированиядля управления системой составят компоненты М,А, 5 е еи D? (критерий К считается заданным), причем переход отМ к 5 , следуя терминологии [29, 53], составит статику моделирова­ния, а переход от М к множеству Zr с привлечением информации изкомпонент S5 и А составит динамику моделирования.

Такое раз­деление на статику и динамику условно показано на рис. 9.1 пунк­тирной и сплошной линиями соответственно.Движение в пространстве статических моделей процесса функ­ционирования системы Ss назовем эволюцией (или эволюционныммоделированием), а движение в пространстве динамических (актив­ных) моделей /)*, используемых в контуре управления,— само­организацией (или моделированием с самоорганизацией).

Важноотметить, что компоненты объекта теории L, С, Е, М имеютискусственное происхождение, базирующееся на эвристическихпредставлениях, и могут при необходимости изменяться (развивать­ся) в интересах самой прикладной теории. Это существенно отлича­ет прикладную теорию моделирования от естественно-научных те­орий.Предмет прикладной теории моделирования. Высказывания, со­ставляющие любую теорию, формируются относительно предметатеории, а именно системы понятий, отображающих с той илииной степенью обобщения объект теории (репромодель).

Такимобразом, задание предмета прикладной теории моделированияпроцессов в системе S равносильно заданию репромоделей. Оче­видно, что вообще различным репромоделям должны соответ­ствовать различные аспекты теории. Применительно к СУ сужаемкруг этих аспектов за счет конкретизации целей моделированияпутем введения в репромодель компонент А, ограниченных ме­тодами и алгоритмами оперативного управления.

Построение ре­промодеяи по схеме, приведенной на рис. 9.1, позволяет испо­льзовать как информацию общего характера о процессах моде­лирования и управления /, так и конкретную информацию о ме­тодах и алгоритмах управления системой S* с учетом выбранныхкритериев оценки эффективности К.Содержание, структура и логика прикладной теории. Содержаниеприкладной теории моделирования охватывает две части: базистеории, включающей систему эвристических принципов, получен­ных при обобщении имеющегося опыта моделирования сложныхобъектов вообще, и тело теории, содержащее эвристические правиламашиннойs реализацииконкретных моделей процесса функциониро­вания S (5 и Ds), которые будут рассмотрены в § 10.1.Предложениятеории, относящиеся к компонентам М, A, 5 ssи D или возможным переходам между ними, содержат множество313условий, позволяющих точно их сформулировать лишь для про­стейших случаев.

В пределе предложения сводятся к описаниюфактов, относящихся к отдельным реализациям процесса моделиро­вания, которые назовем прецедентами Рг. Отметим, что Рг состав­ляют эмпирическую основу прикладной теории моделирования,а множество {Рг}, классифицированное по условиям, может рас­сматриваться как обобщенное предложение теории, содержащеевесь зафиксированный в {Рг} опыт моделирования сложных системвообще.Более определенные предложения теории могут быть полученына основе системного подхода сs детализациейрепромодели поэтапам построения и реализации 5 и Ds, когда ставятся различныецели при моделировании процессов в системе S.

В общем случаерепромодель, т. е. ее базис, задается множеством5 принципов {Иг},определяющих желаемые свойства моделей (S и D?) и другиеограничения. Использование {Пг} регламентируется предложени­ями теории, относящимися к ограниченному множеству обобщен­ных ситуаций.

Поиск этих ситуаций в множестве известных {Рг}позволяет накопить необходимые факты в количестве, достаточномдля формулировки обобщенных предложений.Говоря о прикладной теории моделирования с системных пози­ций, невозможно обойти ее реализационный аспект. В теории этоотражено введением понятия трактабельности модели, т.

е. ее ре­ализуемости в рамках принятых ресурсных ограничений (например,на оперативную память и быстродействие ЭВМ). Особенно важнатрактабельность десиженсных моделей, непосредственно использу­емых в СУ, так как часто от нее зависит эффективность конкретногометода и алгоритма управления (а иногда и возможность его ис­пользования вообще).

Вопросы трактабельности модели ставятсяво главу угла при проведении стратегического и тактического пла­нирования машинных экспериментов (см. гл. б). Поэтому не будемостанавливаться на этих вопросах детально, отметим только, чтотрактабельность модели достигается выполнением набора практи­ческих правил реализации модели {Рг}, которые и составляют телоприкладной теории моделирования.Таким образом, в конечном итоге множество прецедентов (Рг)выражается через меньшее число эвристических принципов {Пг}и практических правил реализации {Рг} (базис и тело теории). Этопозволяет считать репромодель и систему [{Пг}, {Рг}] основой«системного» аспекта прикладной теории моделирования. При пра­ктическом применении неизбежно объединение «прецедентного»и «системного» аспектов теории моделирования на основе логичес­кого понятия дополнительности. В данном случае это способствуетсужению общей проблемы моделирования за счет введения вприкладную теорию компоненты А.

Для обеспечения возможностиразвития репромодель должна строиться как открытая система,314т. е. с соблюдением принципов архитектуры открытых систем,что нашло свое отражение при машинной реализации моделей [41,54].Относительно логики прикладной теории моделирования от­метим, что она опирается на индуктивный подход, т. е. обобщениеи классификацию множества прецедентов {Рг}, оставляя местодля дедуктивного подхода в рамках конкретных математическихсхем М.Вопросы практического воплощения прикладной теории модели­рования непосредственно связаны с реализацией соответствующихинструментальных средств моделирования (см.

гл. 5) и возмож­ностью ее использования для решения задач моделирования конк­ретных систем (см. гл. 10).9.2. МОДЕЛИ В АДАПТИВНЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯОдной из центральных проблем современной теории управленияявляется проблема управления динамическими объектами в услови­ях неопределенности, т. е. проблема построения адаптивных СУ.Принцип работы этих систем основан на изменении параметрови структуры в результате наблюдения и обработки текущей инфор­мации так, чтобы адаптивная или обучающая система с течениемвремени улучшила свое функционирование, достигая в конечномитоге оптимального состояния.

В адаптивных СУ недостаток апри­орной информации компенсируется благодаря целенаправленнойобработке текущей информации. Рассмотрим возможность и осо­бенности использования машинных моделей Мм для решения основ­ных задач построения адаптивных СУ.Адаптация в системах управления. Под адаптацией понимаетсяпроцесс изменения структуры, алгоритмов и параметров системыS на основе информации, получаемой в процессе управления с це­лью достижения оптимального (в смысле принятого критерия) со­стояния или поведения системы при начальной неопределенностии изменяющихся условиях работы системы во взаимодействиис внешней средой Е.Адаптация использует обучение и самообучение для полученияв условиях неопределенности информации о состояниях и харак­теристиках объекта, необходимой для оптимального управления.Обучение понимается как процесс выработки в некотором объектетех или иных свойств его реакции на внешние воздействия путеммногократных испытаний и корректировок.

Самообучение отлича­ется от обучения отсутствием внешней корректировки.Характерная черта адаптации — текущее накопление информа­ции о процессе функционирования системы S и внешней средыЕ и ее использование для улучшения избранного показателя качест­ва. Процесс накопления информации связан с затратами времени,315что в итоге приводит к запаздыванию в получении системой управ­ления информации, необходимой для принятия решений.

Это суще­ственно снижает эффективность работы систем управления в реаль­ном масштабе времени. Поэтому актуальной является задача про­гнозирования состояний (ситуаций) системы S и внешней средыЕ и характеристик (поведения) системы S для адаптивного управле­ния. Такой прогноз может быть выполнен при использовании мето­дов моделирования в системе управления в реальном масштабевремени (см. § 9.3).Виды используемых моделей. Выделяются два направления в те­ории и практике построения адаптивных СУ — создание системс эталонной моделью (АСЭМ) и с идентификацией объекта управле­ния (АСИ).

Характеристики

Список файлов книги