Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 41 |

1.4.6 Селекция согласованных систем В том случае, когда отсутствует информация даже о критериях согласованности и система не позволяет проводить резких направленных изменений (например, биологический объект или человек), необходимо прибегать к методу проб и ошибок, отбирать наиболее жизнеспособные элементы или даже систему в целом, развивать их и снова выбирать лучшие, то есть прибегнуть к селекции.

В этом случае перспективными могут быть методы теории распознавания образов, позволяющие выявить наиболее согласованный элемент из рассматриваемой группы /10/, например, с минимальным риском. При выборе признаков, используемых для распознавания большей согласованности, можно воспользоваться критерием Горелика:

R2,q ( ) p F =, S S q ( ) ( ) p где R,q - характеризует среднеквадратичное расстояние между () p классом систем с хорошей согласованностью и неприемлемой q, p S и S q - среднеквадратичный разброс систем внутри этих двух ( ) ( ) p классов.

Используя рассмотренные методы, можно предложить следующую методику синтеза согласованной системы:

а) провести исследование некоторого множества составляющих системы и выявить лучшие, применяя критерий Горелика, определить признаки наиболее далеко разносящие плохие составляющие от хороших;

б) на основе найденных признаков сформулировать критерии и синтезировать адаптивные системы;

в) детальное исследование функционирования последних позволит выявить все недостающие сведения для постановки и решения строгой задачи оптимизации согласованности.

2 Особенности метасистемного подхода Сложные системы управления характеризуются явно выраженной иерархией и на верхних уровнях неизбежно выходят на некоторое множество локальных систем управления.

В соответствии с системологией Джорджа Клира (смотри приложение Д) существует два способа интегрирования систем: создание структурированной системы или метасистемы. В первом случае система разбивается на подсистемы, которые в свою очередь дробятся на подсистемы второго уровня, третьего уровня и так далее. Во втором случае система формируется на основании правила замены, когда из некоторого набора систем в каждый момент выбирается одна или некоторая группа функционирующих систем.

Структурированную систему характеризуют следующие признаки:

- между элементами существует сильная и стабильная взаимосвязь;

- в данный момент времени функционируют все элементы системы.

- число элементов системы определяется по принципам полноты и достаточности;

Отличия структурированной системы от метасистемы иллюстрируются рисунком 2.1.

Метасистемный подход характеризуется тремя существенными особенностями, коррелирующими с указанными выше признаками и отличающими его от традиционного системного.

Во-первых, элементы метасистемы в большой степени самодостаточны и независимы друг от друга.

Во-вторых, в метасистеме в любой момент времени функционируют не все элементы, а лишь один, либо некоторая группа, выбранных.

Наконец, в метасистеме количество элементов удовлетворяет совсем другим критериям и должно быть оптимальным в соответствии с ними.

Поэтому, чтобы в практической задаче доказать правомерность метасистемного подхода необходимо в первую очередь отыскать данные отличительные признаки.

Примером метасистем может служить набор нескольких технологий изготовления продукции, обучения, лечения и так далее. Метасистемный подход позволяет расширить круг объектов управления в сторону возрастания сложности за счет включения в состав метасистемы управления даже разнородных регуляторов и адекватного применения процедур их замены. При этом в зависимости от природы явления, могут всякий раз выбираться либо одно технология, либо некоторая группа параллельно функционирующих. В зависимости от этого рассматриваются два класса метасистем: последовательного и параллельного действия.

В соответствии с системологией Дж. Клира (смотри приложение) каждый уровень изучения систем имеет свой, характерный именно для него набор задач.

Исходные системы требуют определиться со свойствами, принимаемыми к рассмотрению, процедурами их измерения, а также с базами, на которых рассматриваются изменения этих свойств.

Поскольку исходные системы являются всего лишь схемой, в случае систем данных возникают задачи сопоставления реальных данных переменным и параметрам, также степени уверенности в их значениях в случае нечетких каналов измерения, а также задачи осмысления и получения этих данных, определения их полноты.

Большим разнообразием отличается множество задач уровня порождающих систем, которые по сути моделируют процесс порождения данных.

Здесь и задачи выбора масок, их упрощения и задачи оценки поведения систем и поиска систем с подходящим поведением, то есть задачи исследования и проектирования систем.

Структурированные системы требуют решения задач проектирования систем, их идентификации и реконструкции. При проведении всех этих процедур требуется решать задачу упрощения.

При метасистемном подходе необходимо решить следующие типовые задачи /11/:

- выявление диапазонов эффективного функционирования систем;

- оценка и повышение необходимого уровня готовности систем к использованию;

- выявление и обеспечение сочетаемости, согласованного взаимодействия систем;

- разработка стратегии переключения отдельных или групп одновременно функционирующих систем;

- оптимальное перераспределение ограниченных общесистемных ресурсов;

- оптимальный синтез метасистемы.

Метасистемный анализ удобнее всего начинать с выявления диапазонов оптимального функционирования систем, поскольку на их основе в дальнейшем удобно разрабатывать стратегию выбора.

При решении этой задачи важно помнить, что метасистема возникает там и тогда, где и когда диапазон решаемой задачи настолько велик, что он не перекрывается использованием одной системы, либо эта система функционирует неэффективно в некоторых частях общего диапазона. Поэтому и возникает задача выявления границ, разделяющих поддиапазоны эффективного функционирования систем.

Метасистема должна выбирать функционирующие системы на основе некоторой модели. Существующая модель, при которой оценивается внешний процесс и на основе этой оценки принимается решение о выборе, не учитывает внутренние процессы, проходящие в самой метасистеме. Из-за этого и возникают основные проблемы неточности срабатывания метасистемы. Рассмотрим этот аспект подробнее.

2.1 Концепция двух процессов при функционировании метасистемы Метасистема, как известно, включает несколько систем. В ней и в каждой из входящих в нее систем протекают процессы управления. Они являются ведомыми. Кроме того, всегда имеется другой процесс (протекающий во внешней среде или в объекте управления), который является ведущим для метасистемы, как изображено на рисунке 2.2. Для большей общности разрабатываемых методов необходимо рассматривать данные процессы как стохастические.

Главная задача метасистемы, таким образом, заключается в согласовании двух процессов (то есть она является следящей системой управления). С одной стороны, она может выбирать (включать) одну из систем, максимизирующую некоторый критерий качества. С другой, пользуясь другим критерием, - перераспределять общесистемные ресурсы управления между функционирующими параллельно системами.

Данный подход является концептуальным, поскольку, как будет показано ниже, он используется и для классификации метасистем и для оптимизации набора, входящих в метасистему систем и для оптимального управления ими при функционировании.

Внешний процесс (ведущий) Устройство выбора функционирующих систем F (ведомый процесс) U Y структура структура Объект управлеструктура ЦЕЛЬ ния Х Х Х (технолоХ Х Х гический Х Х Х процесс - ведущий) структура структура Общесистемный ресурс управляющего воздействия Рисунок 2.2 - Схема взаимодействия согласуемых метасистемой процессов 2.2 Классификация матричных систем управления Общую иерархию управления можно представить следующим образом.

На самой вершине (самом высоком уровне) дерева формулируется цель управления, она разбивается на задачи, решением которых можно ее достигать. Далее для задач подбираются методы решения, для них составляется программа или алгоритм управления, включающий необходимые команды.

Наконец, команды разбиваются на операции с выделением функций, а по Подсистема Устройство распознавыбора вания задачи задачи Подсистема Устройраспознавания ство выметода F б Х Х Х U Y И П1 К1 О1 Ф1 У - У МЗП2 К2 О2 Ф2 У2 И У МОбъ ект Х СУ упра МвлеХ ния З2 МХ Х Х Х МИ У Рисунок 2.3 - Схема матричной системы управления следние формируют необходимые управляющие уставки. Схема такой многоуровневой системы управления приведена на рисунке 2.3.Здесь применяются следующие обозначения: Y - вектор управляемых величин, F - вектор возмущающих воздействий, U - вектор управляющих воздействий на объект управления, - - цель управления, СУ - субъект управления, З1,З2 - задачи, М1 - М3 - методы, П1, П2 - программы, К1,К2 - команды, О1, О2 - операции, Ф1, Ф2 - функции, У1,У2 - уставки. Буквой И обозначены исполнительные устройства. Для упрощения на схеме показано подробное решение лишь одной задачи управления, одним методом, одной программой, одной командой, одной операцией, одной функцией и двумя уставками.

На схеме также показаны подсистемы выбора задачи и метода; подсистемы выбора программ, команд, операций, функций и уставок не показаны также из соображений упрощения. Как следует из схемы, для выбора задачи и метода нужна разная информация. Это и заставляет разделять подсистемы распознавания и устройства выбора.

Пользуясь метасистемным подходом матричную систему управления можно определить как метасистему, в состав которой могут входить как метасистемы более низкого уровня иерархии, так и независимые системы управления. Под независимостью будем понимать независимость, в первую очередь, алгоритмов функционирования систем управления.

В соответствии с определением, матричные системы управления можно классифицировать в направлении обработки информации по количеству уровней иерархии, типу самого верхнего уровня, на котором производится разветвление структур, степени разветвленности выбора на каждом уровне. В поперечном направлении можно разделять матричные системы по составу входящих в нее структур (систем самого нижнего уровня), по числу источников управляющего воздействия и исполнительных устройств и по процедуре замены /12/ одной группы функционирующих систем на другую.

1) По типу самого верхнего уровня, на котором начинается ветвление структур, можно выделить следующие классы систем.

Если задающие блоки обеспечивают лишь уставки для регулирования - уровень технологических режимов (множество задающих блоков = {const1, const2,Е, constN}), то систему можно назвать многорежимной, и ее работа заключается в своевременном переключении или поддержании этих режимов. Такова, например, система управления сборочным автоматом, закручивающим гайки с разными моментами затяжки.

Задающие блоки могут реализовывать ту или иную функцию (множество задающих блоков = {f1(), f2(),Е,fN()}), и тогда система станет многофункциональной. Примером такой системы является система управления сварочным роботом. Обеспечивая функции перемещения сварочной головки во времени вдоль координат, система управления может придать ей сложную траекторию в пространстве.

Задаваемые функции могут объединяться в группы и образовывать некие операторы (множество задающих блоков = {А1[], А2[],Е,AN[]}), придавая тем самым системе статус многооператорной или, поскольку выполнение оператора есть операция - многооперационной. В технике совокупность нескольких функций приводит к выполнению операции (например, нагревая кольцо и сажая его прессом на деталь, будем выполнять операцию посадки с натягом). Поэтому сборочный автомат, осуществляющий несколько посадок одновременно или целую гамму посадок последовательно, можно назвать многооперационным.

Операторы могут объединяться в команды, и в этом случае мы имеем дело с многокомандной системой. Сложный сборочный робот имеет свой язык команд и тем самым управляется многокомандной системой. Команды, в свою очередь, могут быть объединены в программу - в этом случае система многопрограммная (мультипрограммная). Гибкая автоматическая линия, собирающая некоторую размерную гамму какой-либо сборочной единицы, например, шестереночного насоса, может служить примером автомата с многопрограммным управлением.

Программа, в свою очередь, реализует какой-либо метод управления (алгоритм или технологию). Такую систему можно назвать системой с возможностью выбора метода (технологии). Это может быть многопотоковая автоматическая линия, на которой одна и та же сборочная единица может изготавливаться по нескольким технологиям (например, литьем, ковкой или механической обработкой). При выходе из строя какого-либо оборудования просто меняется технологический маршрут.

С помощью методов решаются задачи, поэтому система более высокого уровня становится многозадачной. Переналаживаемая автоматическая линия является многозадачной.

Роль задающих блоков в системе управления могут играть люди - субъекты. Учитывая, что субъект может ставить и менять цели, только в этом случае система управления станет многоцелевой. В такой постановке цели рассматриваются как совокупности нескольких задач. Примером может служить автоматизированная система управления сборочным цехом.

Итак, многоуровневое управление включает в себя иерархию целей, задач, методов, программ, команд, операций, функций и уставок. Кроме того, внутри каждого уровня может быть дополнительное разбиение задач на подзадачи, методов на методики, программ на подпрограммы и так далее.

Возможны также различные комбинации указанных типов задающих блоков с пропуском некоторых уровней.

Как указано в /3/, стратификация не поддается полной формализации.

Однако для автоматизации определенность в этом вопросе крайне важна. Поэтому приведенная классификация может носить рекомендательный характер и обосновываться следующими соображениями.

Если система управления функционирует с объектами управления разных классов, то она явно многозадачная, так как в этом случае для каждого класса объектов необходимы свои методы, программы, команды и так далее.

Если же все объекты относятся к одному классу, но диапазоны изменения признаков не могут быть перекрыты одним методом управления, необходимо объединять в систему несколько различных методов, и система становится многометодной.

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 41 |    Книги по разным темам