Воронов Е. М. Методы оптимизации управления ММС на основе стабильно-эффективных игровых решений (2001) (1264203), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Часть IIIдлина − дробление шага, параболическая интерполяция, золотое сечение, комбинация двух последних, модификация дробления шага наслучай разрывных показателей; определение состава активных ограничений; вычисление расстояния до границы допустимой области в данном направлении);• использование стандартной подпрограммы симплекс-метода;• численное дифференцирование (вектора по вектору, скаляра по вектору) (формирование односторонних, центральных разностей);• организация штрафных итераций при наличии нелинейных ограничений [213];• организация вычислений при варьировании подвектора параметровq∈Q в алгоритме Нэш-оптимизации;• элементы глобального анализа (генерация ЛП-последовательности,равномерно заполняющей допустимую область, или ортогональной последовательности; составление таблицы испытаний; Ω- или УКУоптимизация таблицы);• вычисление значений векторного показателя.Обоснованием модульного построения ПС на базе структурного подхода «сверху-вниз» является возможность реализации любой программы сиспользованием лишь трех основных конструкций:• функционального блока (рис.
9.3а);• конструкции обобщенного цикла «DO-WHILE» (рис. 9.3б);• конструкции принятия двоичного решения «IF-THEN-ELSE»(рис. 9.3в).aбвРис. 9.3. Основные конструкции для реализации программМатематическая подсистема взаимодействует с подсистемой пользовательского интерфейса, получая от нее модель и данные для расчетов и передавая ей результаты для отображения.Глава 9. Программно-технические системы383Подсистема отображения и пользовательского интерфейса. Даннаяподсистема объединяет совокупность модулей, отвечающих за общениепрограммы с внешним миром, как то: чтение-запись данных и результатов,отображение и манипулирование данными и др.
Сюда же можно отнести иподсистему анализа и компиляции исходной модели.Оболочка ПС «МОМДИС» позволяет в режиме диалога изменять параметры системы, задавать начальные данные, выбирать методы моделирования и оптимизации, просматривать и анализировать полученные результаты. Разработан оригинальный многооконный пользовательский интерфейс.
Переработана система отображения информации, которая позволяетодновременно просматривать необходимое количество графиков сразу унескольких моделей и выполнять с ними необходимые действия.Для начала работы с ПС «МОМДИС» необходимо записать математическую модель исследуемой системы в форме Коши, для задания уравнений используется модуль USER.PAS.После преобразования в пошаговую форму можно записать их в модуль, также в этом модуле задаются и показатели системы.Параметры моделирования и оптимизации задаются, например, в процедурах Nd, NdPar, NdNash, NdOmega, NdUKU и т.д.Процедура Nd определяет: порядок системы дифференциальных уравнений, размерности векторов состояния и выхода, полное время интегрирования, шаг, число показателей, параметров.Процедура NdPar определяет: переменные и массивы для данных, специально для Парето-оптимизации: число точек в таблице испытаний, число оптимизируемых параметров.Процедура NdNash определяет: число коалиций, начальное значениешаговой длины, ускоряющий множитель в алгоритме Хука–Дживса и др.Процедура NdOmega определяет матрицы конуса доминирования и вседействия с конусом.Процедура NdUKU определяет коалицию и контркоалицию, действиядля вычисления UKU и т.д.Все остальные действия по оптимизации, моделированию, анализуформируются через оболочку ПС.Самый верхний уровень оболочки в экранном представлении предлагает один из четырех вариантов действия: моделирование, оптимизация, выбор параметров, анализ результатов.Диалоговое окно «Параметр» предлагает перейти к окнам: вектор параметров, вектор нижних ограничений на параметры, вектор верхнихограничений на параметры, вспомогательный вектор, вектор состояния системы, а также задать параметры моделирования: время моделирования,шаг интегрирования, максимальный шаг интегрирования, точность вычислений, максимальное число шагов.384 Элементы проектирования и реализации управления ММС.
Часть IIIДля последовательного перехода между элементами используются соответствующие оконные «кнопки», клавиши и «мышь».Для загрузки параметров с диска в систему и наоборот используетсяокно диспетчера файлов «Читать из файла». После загрузки модели переходим к окнам моделирования и оптимизации с помощью окна верхнегоуровня. Окно «Моделирование» содержит информацию к выбору из 10 методов интегрирования. Окно «Оптимизация» предлагает выбрать один изсеми путей оптимизации.
Если необходима, например, Паретооптимизация, нажимаем кнопку «Парето», и появляется окно «ПараметрыПарето-оптимизации», в котором имеются разделы: «Оптимизируемые величины», «Файл результатов» и «Число точек».В первой части окна задаем параметры и показатели, подлежащие оптимизации (параметров ≤ 50, показателей ≤ 12).Во второй: «П-сеть» − файл, в котором будет храниться вся ЛП-сеть,«П-область» − файл, в котором хранится часть ЛП-сети, являющаяся областью Парето.В третьей части: «Число точек» − параметр, определяющий количествоточек ЛП-сети.Подобные окна со своей необходимой установочной информацией содержит каждый модуль оптимизации. Для просмотра результатов возвращаемся на верхний уровень оболочки и клавишей «Результаты» выходимна многооконную систему с масштабированием.Таковы некоторые особенности созданного интерфейса.Для передачи информации в математическую подсистему моделирования используется объект Container, содержащий необходимые поля данных (массив начальных параметров, массивы ограничений на параметры,массивы переменных состояния, вспомогательный объект Any, поля, определяющие порядок системы, параметры оптимизации и др.) ОбъектContainer позволяет производить чтение/запись параметров модели (с помощью методов Load и Store), запись результатов моделирования и оптимизации − SolutionOut.
Такая унификация обмена данными позволяет снизить риск сбоя (отказа) при работе всей системы, облегчить поддержкувсей системы в целом.Получение и исследование стабильно-эффективных компромиссовпредполагает разработку процедур последовательной оптимизации в соответствии со свойствами СТЭК, когда СТЭК с номером i сужает множестворешений, полученных для СТЭК с номером i – 1, для последующего определения на нем решений на основе СТЭК с номером i+1.Часть рассмотренных процедур реализована, часть составляет одну изперспективных задач развития ПС «МОМДИС» в рамках поддержки алгоритмов поиска СТЭК.Технологической перспективой развития ПС «МОМДИС» являетсяразвитие программного блока «МОМДИС» в программной среде«MATLAB».Глава 9. Программно-технические системы3859.2.
ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ «ГАРАНТИЯ-М», FILТR, FILТR-1,FILТR-2 ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТЭК НА ОСНОВЕАНТАГОНИСТИЧЕСКОГО ЯДРА9.2.1.Программная система «Гарантия-М» и ее функциональныевозможности для моделирования законов управления ЛА[67, 414]Повышение эффективности законов управления пространственнымдвижением летательных аппаратов (ЛА) может быть достигнуто в результате моделирования проектируемых законов управления с использованиемсовременных вычислительных средств и методов. Однако при созданииспециализированных программно-аппаратных моделирующих комплексовнеобходимо учитывать некоторые особенности прикладного характера,оказывающие существенное влияние на качество получаемых при моделировании конкретных практических задач результатов.Во-первых, при решении задач одновременного управления несколькими взаимодействующими аэродинамическими объектами (коалициямиЛА) неизбежно возникают конфликтные ситуации, требующие динамической перенастройки и программной коррекции законов управленияпространственным движением, что в свою очередь требует наличия в системе моделирования механизма анализа промежуточных состояний ивозможности гибкой перенастройки параметров вычислительного процесса.Во-вторых, необходимо обратить внимание на то, что математическаямодель летательного аппарата представляет собой сложную математическую конструкцию, состоящую из нескольких систем нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений высокой размерности, описывающих объект управления в различных системах координат и с наличиемперекрестных связей между ними.
Решение этих систем с применениемчисленных методов должно осуществляться с различной степенью дискретизации, поскольку процессы продольного, углового движения ЛА, а также отработки команд управления системой стабилизации протекают с различной степенью быстродействия.В-третьих, на динамику летательного аппарата в реальных условияхоказывает влияние целый ряд случайных возмущающих воздействий и неопределенных факторов, которые также необходимо учитывать при проектировании и моделировании систем управления ЛА.Все перечисленные факторы были учтены при разработке специализированной системы моделирования и анализа эффективности законов управления динамикой пространственного движения ЛА «Гарантия-М».386 Элементы проектирования и реализации управления ММС.
Часть IIIОболочка системы моделированияРасчетно-аналитический модульМодульметодовчисленногоинтегрирования системдифф.уравненийМодульимитациислучайныхвоздействийМодуль записирезультатовмоделированияв таблицы локальнойбазы данныхМодулькоррекциипараметровматематич.моделей ЛАМодуль выводарезультатовмоделирования втабличном видеМодульнастройкипараметровзаконовуправления ЛАМодуль описанияначальных позиций ЛАПлавающая модельинструментов с наборомфункциональных кнопокМодуль выводарезультатовмоделирования вграфическом видеМодуль выводарезультатовмоделирования в видетрехмерных графиковРасчетно-аналитический модульМатематические моделивзаимодействия объектовМатематическиемодели ЛАМатематическиемодели законовуправленияПодсистема управления вычислительным процессомРис.
9.4. Структура системы моделирования «Гарантия-М»Система моделирования «Гарантия-М» предназначена для проектирования, моделирования и анализа эффективности законов управления пространственным движением ЛА в условиях конфликта и неопределенности. С ее помощью можно моделировать динамику систем с различнойстепенью сложности, осуществлять динамическую настройку параметровматематических моделей объектов и законов управления, строить произвольные зависимости отслеживаемых параметров. К функциональнымвозможностям системы можно отнести: моделирование в конкретнойГлава 9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
