Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (2001) (1186219), страница 71

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

Текст из файла (страница 71)

8.33В перспективе агрегативныйподход создает основу для авто­матизации машинных экспериментов. Такая автоматизация можетполностью или частично охватывать этапы формализации процессафункционирования системы S, подготовки исходных данных длямоделирования, планирования и проведения машинных эксперимен­тов, обработки и интерпретации результатов моделирования.

Про­цесс автоматизации моделирования будет постепенным и поэтап­ным. Решение задачи автоматизации создает перспективы примене­ния моделирования в качестве инструмента для повседневной рабо­ты инженера-системотехника в сфере проектирования и эксплуата­ции информационных систем, систем сбора и обработки инфор­мации, систем автоматизации проектирования, систем автоматиза­ции научных исследований и комплексных испытаний и т. д.Таким образом, использование типовых математических схем,рассмотренных в данной главе на примере Q- и А-схем, позволяетформализовать процесс функционирования конкретной системы S,305Разрешить вы­дачу заявки понаправлению 2Продолжение рис.

8.33т. е. переход от концептуальной модели системы Мм к ее машинноймодели Мм. Типовые математические схемы при моделированииконкретных систем будут рассмотрены в гл. 10.Контрольные вопросы8.1. Какие основные блоки выделяются при построения иерархической моделисистемы?8.2. Какие существуют способы построения моделирующих алгоритмов Q-ехем"!8.3. Чем отличаются синхронный и асинхронный моделирующие алгоритмы Qсхем?8.4. В чем суть структурного подхода при моделировании систем на базе N-схелЯ8.5.

Каковы особенности использования языков имитационного моделирования набазе N-схем"!8.6. В чем заключаются особенности формализации процессов функционированиясистем на базе А-схелЛ8.7. Каково преимущество использования типовых математических схем при ими­тационном моделирования?ГЛАВА 9МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙПРИ УПРАВЛЕНИИМашинное моделирование является эффективным инструментом исследова­ния характеристик процесса функционирования сложных систем на этапе ихпроектирования. Но этим возможности этого метода не ограничиваются: в со­временных системах управления машинное моделирование используется непо­средственно в контуре управления, на его основе решаются задачи прогнозиро­вания для принятия решений по управлению объектом, т.

е. реализуютсяадаптивные системы управления. Построение таких адаптивных систем сталовозможным, с одной стороны, после решения ряда вопросов информационногоподхода к проблеме управления, а с другой стороны, после проработки задачмоделирования в реальном масштабе времени на современных ЭВМ с учетомограниченности ресурсов в системе управления объектом.9.1. ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИПРИ УПРАВЛЕНИИСоздание системы управления (СУ) различными объектами тре­бует наличия большого объема информации как о самом объекте,так и о его входных и выходных переменных. Эта информациянеобходима для построения адекватной модели СУ, на основекоторой может быть эффективно осуществлен процесс управления.При этом следует различать два вида информации, необходимойдля построения и совершенствования модели и СУ: априорнуюи текущую. Априорная информация об объекте управления (ОУ),его входных и выходных переменных, внутренних состояниях необ­ходима для построения модели, по которой будет создаваться СУэтим объектом: выбираться структура, алгоритмы и параметры СУ,критерий функционирования.

Обычно для сложных вновь проек­тируемых ОУ отсутствует необходимая для создания СУ модель,и задача управления должна решаться в условиях недостаточнойили вовсе отсутствующей априорной информации об объекте. Речьидет об отсутствии информационной («управленческой») моделиОУ, устанавливающей взаимосвязь между выходными и входнымипеременными [41, 43, 54].Особенности системы управления.

Проблема создания СУ неиз­бежно возникает при разработке ОУ и при их модернизации. Напервый взгляд может показаться, что в тех случаях, когда новая СУразрабатывается для уже давно функционирующей системы S, дли307тельное время находящейся в эксплуатации, положение с априорнойинформацией лучше и построение модели проще. 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.

Характеристики

Список файлов книги