Лекции по дисциплине Оптимальное управление многоуровневыми ММС. Глава 1 (2016) (1245050), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Алгоритм иерархического равновесия по Штакельбергу (ИРШ) собобщенной стратегией Штакельберга формируется в виде трехшаговой процедуры.На первом шаге ММС-ЦПР на «правах первого хода» сообщает ММС-ИСОР своюкоординацию в векторной параметрической форме u  U.На втором шаге на уровне ММС-ИСОР формируется такое отображение R : U  V, что прикаждом фиксированном u  Umax ÈÑ  J ÈÑ1  u, v  , , J ÈÑ3  u, v    ÈÑ  J ÈÑ1  u, Ru  , , J ÈÑ3  u, Ru   .vVКонкретный вид функции È Ñ определяется на множестве степеней конфликтности подсистемММС-ИСОР (антагонизм, бескоалиционный или коалиционный конфликт, кооперация).На третьем шаге, который развивает стратегию Штакельберга, ММС-ЦПР выбирает решениеmax Ö  J Ö1  u, Ru  , , J Ö3  u, Ru   uU  Ö J Ö1 u Ø , Ru Ø , , J Ö3 u Ø , Ru Ø ,где uØ — полученное решение-координация в данной ИС.Конкретный вид функции  Ö определяется на множестве степеней конфликтности подсистемММС-ЦПР.20Набор uØ , Ru Ø определяется как иерархическое равновесие по Штакельбергу (ИРШ).Замечание 1.1.

В общем случае решение-координация и ММС-ЦПР является обобщеннымвектором с набором показателей-требований к исполнительному воздействию и к координации.Определение 1.6 [14]. Методика формирования ИРШ для балансировки ММС уровней наоснове  Ö , È Ñ в форме уравновешивания по Нэшу содержит нижеследующую интерпретацию.Вводится в рассмотрение отображение v1 , R 2u, R 3u ï ðè i  1;Ru vi  R1u, v 2 , R 3u ï ðè i  2;R u, R u, v ï ðè i  3;23 1Ru   R1u, R 2u, R 3u  ; u   u1 , u 2 , u3  .В соответствии со вторым шагом получения ИРШ при условии, что È Ñ реализует операциюуравновешивания по Нэшу бескоалиционной конфликтной ситуации, на уровне ММС-ИСОРформируются три таких отображения Ri : U  vi , i  1,2,3, чтоJ ÈÑ i  u, Ru   max J ÈÑ i  u, Ru vi  , i  1, 2,3.vi ViЭти три задачи оптимизации решаются одновременно.В этом случае равновесное решение с индексом rкоординации uпри фиксированной допустимойR  u   v r  v1r  R1u, v 2r  R 2u, v3r  R3u .Далее в соответствии с третьим шагом формируется  Ö , которая также реализует равновесиепо НэшуJ Ö l u r , Ru r  max J u ul , R  u ul   max J u ul , v r  u ul  , l  1,3,гдеuiuiur  u1r , u2r , u3r ;u1 , u 2r , u3r ï ðè l  1;u ul  u1r , u 2 , u3r ï ðè l  2; r ru1 , u 2 , u3 ï ðè l  3.Замечание 1.2.

При данном варианте функций  Ö , È Ñ координация uØ  ur при условииR u  vr .Замечание 1.3. Для обеспечения на ММС-уровнях балансировки с последующей оптимизациейпо Парето функций J Ö и J È Ñ с учетом арбитражной схемы Нэша (АСН) функции  Ö , È Ñпринимают более общий вид: на второма на третьем вводится дополнительная операция   max   JJ Ö uÏ , R ÀÑÍ u ÏulÖlшагеформируетсяR ÀÑÍ  u   v ÀÑÍ ,  J Ö l u r , R ÀÑÍ u r , l  1,3,где u Ï оптимально по Парето.Замечание 1.4. При указанном обобщении функций  Ö , È Ñ координация uØ  uÏприусловии R ÀÑÍ  u   v ÀÑÍ .1.5.МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИССЛЕДОВАНИЮПОЛИИЕРАРХИЧЕСКИХ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ21СИСТЕМ С РОМБОВИДНОЙ И ИЕРАРХИЧЕСКОЙПЕНТА-СТРУКТУРОЙМожно предположить, что пределом структурно-функциональной (СФ) сложности СТС являетсяконцепция интеллектуальной технической системы (ИТС). На рис. 1.16 дана известная [3]условная иерархия СТС с учетом СФ сложности ИТС.

В частности, отмечено, что ИТС являетсясистемой автоматического целеуказания, когда в процессе функционирования она динамическиизменяет вектор показателей-критериев и оптимизирует его в темпе с процессомфункционирования.Рис. 1.16. Условная иерархия СТС с учетомструктурно-функциональной сложностиИнтеллектныетехнологииотличаютсяотинтеллектуальных.К интеллектным технологиям относятся робастные, нейронечеткие методы, а такжеантропоморфные логические алгоритмы и элементы искусственного интеллекта.На рис.

1.17 четвертой компонентой на уровне «Кибернетика и ИТС» кратко данабиотехническая концепция ИТС, состоящая структурно из составляющих концептуальныхподсистем  1, 2, 3  : синтеза цели ( 1 ), динамической экспертной системы ( 2 ) с базой знаний (БЗ)и модели ИТС в форме ИПС ( 3 ). Следует также учесть современную трактовку кибернетики, какмехатроники, теории управления и принятия решений.Рис.

1.17 иллюстрирует главную проблему взаимосвязи современных разделов системногоанализа (ноосферного знания, теории гомеостаза, синергетики, информатики, теории управлениясложными системами) для выявления тенденций повышения СФ сложности в эволюцииприродных, технических систем и технологии ИТС, так как повышение СФ сложности СТС ведетк компенсации роста энтропии (меры деградации) диссипативных систем [16] (т. е.

систем вобщем случае с энергетическими и ресурсными потерями и информационной неполнотой), вкоторые превращаются даже консервативные СТС в процессе эксплуатации. Данный выводследует из краткого анализа, приведенного на рис. 1.16, на основе фундаментальных результатовшкол И.

Пригожина, А.А. Колесникова, В.Н. Новосельцева [16–21] (см. уровни «Гомеостаз»,«Синергетика») по обеспечению свойств самосохранения и самоорганизации на основе«притягивающих многообразий». В дополнение к данному выводу на уровне «Ноосферноезнание» на рис. 1.17 приведена наиболее сложная природная иерархия [22] сложныхполииерархических сфер, в которой поддерживается природный иерархический гомеостаз (ПИГ) сэволюционным результатом повышения качества ПИГ — формированием в биосфереинтеллектуальной среды, управляющей природными ресурсами ноосферы, прежде всего энергиейи информацией.На уровне «Информатика» (рис. 1.17) формулируется понятие витальности (жизнеспособности)системы, сформированное в [23], предметной области изменений энерговооруженности ( E ) иобъема информации или информационности ( I ): плазмы, жидкости, твердого тела (с учетом22достижений микроэлектроники), растительности, животных и человека, и отмечена типичнаядинамика изменений E и I в ИС.Для реализации подходов к исследованию полииерархических моделей СТС и предельносложных ИТС на рис.

1.17 отмечены пять проблем и составляющих их подпроблем.Рис. 1.17. Процессы взаимодействия в сложных природных и техническихсистемах, которые сопровождают идеологию и технологию ИТСПервая проблема ( 1 , см. рис. 1.17) заключается в получении обликов ИПС. В предыдущем п.1.3 формируется метод получения оптимального облика ОПУ и координированных СТЭКиерархического ОПУ. В п. 1.3 также показано, что ограничением данного метода не является иромбовидная ИС, структура которой включает комбинацию обликов ОПУ и ИНО.Получение РЕСО в целом не составляет проблемы, так как (как показано на рис. 1.5) этот обликсвязан с типичными задачами принятия решений по производству, накоплению, распределению ирасходу ресурсов.На рис. 1.10 прокомментирована иерархия динамического синтеза цели. Глобальная цель —формирование «потребности» и «некомфортности» «зашита» в подсознании биообъекта и сложнадля формализации в СТС.

В настоящее время всё ещё проблемны [3] сложные СФ,биотехнические свойства и алгоритмические основы «блока мотивации» и методов формирования23текущей вербальной цели в СТС (тем более в ИТС, как системе автоматического целеуказания) наоснове мотивации и прогноза.Основную задачу составляют частные цели 1 и 2 (см. рис. 1.10), разрешаемые в режимереального времени с применением ДЭС в ИТС.В целом проблемно получение ЭНО. В настоящее время типичный вариант исследованияэнергетических процессов ИПС вырождается в энергетический расчет СТС.Вторая проблема ( 2 , см. рис.

1.17) связана с получением многоагентной (например, векторнойкомпартментальной) адекватной модели СТС с перекрестными связями в пятиугольнике —основании ИПС с сохранением всех физических «притягивающих многообразий» реальнойдинамики операционных, информационных, энергетических, ресурсных и целевых процессов.В РИС операционная и информационная динамика СТС составляет единое целое. Известносочетание элементов энергетических, ресурсных и целевых процессов в системе естественныхтехнологий организма (СЕТО) в задачах геронтологии [1, 19, 20].Третьей проблемой ( 3 , см. рис. 1.12) является обеспечение свойств эффективногосамосохранения ИПС (уменьшение темпов деградации, повышение живучести ИПС, коррекцияобликов ИПС для повышения эффективности) на основе самоорганизации от методов теориисистем с переменной структурой по С.В.

Емельянову [24] до притягивающих многообразий [16]. Вфундаментальных исследованиях И. Пригожина для одноуровневых СТС получено, что введениев стационарные режимы СТС, функционирующих в термодинамически неравновесных условиях(в условиях, когда энергетика и ресурсы не выработаны), обратных связей в виде «притягивающихмногообразий» типа периодических циклов, инвариантных торов, «странных» аттракторов [16] —это общий прием самоорганизации, обеспечивающий самосохранение СТС в смысле сочетанияэффективного функционирования и высокой степени «выживаемости».Очевидно, что данный подход необходимо обобщать на ИС и ИПС для его применения науровнях, между уровнями облика и между обликами ИПС СТС, а в перспективе — ИПС ИТС.В общем случае можно утверждать, что проблема самоорганизации связана с позиционнойоптимизацией в подсистемах уровней ИПС.

Характеристики

Список файлов лекций