Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Клыков, Ю. И. Ситуационное управление большими системами

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
5.47 Mб
Скачать

Рис. 3-13.

- A ( V / A . + i ) A -

где

<n.v,

w / v

наборы

отношений

в

мультиструктурах

y._v, Y/ | V типа

синтагм;

v = l ,

2,...,

(га 1).

 

 

Синтагматические

цепи

П (

" \

П'"'

будем

называть

 

 

 

 

 

 

г

 

i

 

J

 

 

 

похожими,

 

если ш.ч

=

т

, V— 1,

2,...,

(//. 1).

Пусть

П ^ ,

П^"' похожие

 

цепи.

 

Рассмотрим

//-вершинную

структуру Yk и представим ее в виде

синтагматической

цепи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П ( п )

=(xh.l'okilxk,2)

 

Д клшкк,3)

 

Д ...

 

 

 

-

А (хь.Л.&.

v+ 1) А -

 

Л (xkt

„ _ , % ,

аы).

 

Пусть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

->

 

-->

 

 

 

 

->

 

 

 

-V

 

 

 

Xi,/iXk,v'

 

Xl, v + ir>A*ft, v + P

^ / . у ^ ^ Й Л '

"*7. v + l'i-^A, v + P

 

 

 

v = l ,

2,...,

 

(л -

1).

 

 

 

Синтагматическую

цепь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Л.[п)у

= (хк11лхк,,)

Д

(xf e ,Vf e ,2 x,{ ,3 ) Д ...

 

 

•" А

(Хк.Ук.*ХИ, v + l) Л

••• А

(Хк, п-Уи. n-r*fc.n)>

 

г Д е

S ^ ^ . U 1 1 , - , ;

^ = 1 , 2 .

 

 

 

 

будем

назы­

вать

результатом

обобщения

цепей

П[ я ) ,

П ^ ' . На

рис. 3-13 дан пример обобщения

 

четырехвершинных

структур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

91

Будем говорить, что синтагматическая цепь Д(* непосредственно подчинена синтагматической цепи 11^п) ,

если синтагма xlvw[4xl

,

непосредственно подчинена

синтагме xq<

' v =

1, 2

( л - 1 ) .

Обобщение понятий по семантической близости

Согласно вышеприведенному определению связи ви­ да семантической близости эта связь образуется между понятиями, корень дерева одного из которых лежит на одном из несплошных путей дерева второго понятия. Отношение между корнями деревьев для данного вида

Рис. 3-14.

семантической связи устанавливается по правилам тож­ дественного преобразования отношений.

Обобщение по семантической близости понятий осу­ ществляется в два этапа. На первом этапе формируются отношения между фиксированными понятиями по пра­ вилам тождественного' преобразования отношений. На втором этапе ситуативные структуры обобщаются по правилам обобщения ситуативных структур со связью вида семантической общности.

Рассмотрим первый этап обобщения. Пусть задана ситуативная структура Ji = xcqrpxd. Построим деревья

D(xcq),

D(xdi)

(рис. 3-14).

Рассмотрим поддеревья

D (лф С

D (лф и D (х^) С D (xd),

корни которых лежат на

92

Л°ЛЙ Л'*

несплошных путях. Пусть между понятиями хс, х° и хь ,

хь имеются

отношения соответственно г,,

г .

 

j

 

 

 

 

 

 

А'

е

 

 

Будем говорить, что между понятиями х"., хь

суще­

ствует отношение ги, если среди правил

тождественного

преобразования

отношений

имеется

правило

 

(V*J)

(V<)

(V<) (V^)

( V ^ )

( V ^ )

( К * < ) Л

 

 

 

A ( < ^ ; ) A ( / v ; r p

A ^ ) A

 

 

 

 

Mx/^rnxlT^Z)

 

xa/kx)),

 

где

A'j , xl

— понятия,

подчиняющие

соответственно

v;"

xb

 

 

 

 

 

 

 

 

i'

i

'

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение гк

будем

называть

ситуативным

отноше­

нием вида семантической близости. Структуру назовем ситуативной структурой с отношением вида се­ мантической близости.

Если исходная структура yq

имеет произвольный

ха­

рактер, то выделение в yq

ситуативной структуры с

от­

ношениями вида семантической

близости осуществляет­

ся путем представления

yq

в виде конъюнкции синтагм

и выделения в каждой

синтагме

ситуативной структуры

сотношением вида семантической близости указанным способом. Пусть В есть множество ситуативных структур

сотношениями вида семантической близости. Введем на множестве В операцию обобщения вида семантической близости.

На рис. 3-15 дан пример обобщения вида семантиче­ ской близости с последующим обобщением вида семан­ тической общности. Исходными структурами являются Krpx<i и xlr4xi • Результатом обобщения вида семанти­ ческой близости являются структуры хаГъь^, х"хгих^ . Результатом обобщения вида семантической общности является структура х^г^х".

Структуру Сшь

полученную

в результате

обобщения

В, будем

называть

обобщенной

структурой

дискретной

сети вида

семантической близости.

 

93

 

 

Дадим

определение

мо­

 

дели

обобщения ситуаций.

 

 

Определение 3-3. Пара

 

<.А,

П>

называется

мо­

 

делью

обобщения

ситуаций,

 

где

А — множество

класси­

 

фицируемых ситуаций,

П —

 

правила обобщения

понятий

 

по

семантической общности

 

и 'близости.

 

 

 

 

 

Макроситуации,

форми-

 

руемыев

модели обобщения,

 

предъявляются

эксперту, ко­

 

торый

принимает

решение

Рис. 3-15.

о включении их в 'Предикаты

применимости

.правил

кор­

 

реляционной и

трансформа­

 

ционной

грамматик.

Роль

эксперта сводится к минимуму лишь в тех задачах управления, в которых цель управления и оценочный функционал достаточно хорошо формализуются на язы­ ке ситуаций. Возникающие здесь трудности имеют не

столько формальный,

сколько

содержательный

харак­

тер,

поскольку

эксперт, как

правило,

не

в

состоя­

нии достаточно

полно

сформулировать

на

естественном

языке

цели функционирования

управляемого

объек­

та и соответствующие

этим целям

оценочные

функцио­

налы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Макроситуацням, используемым в правилах транс­

формации, экспертом

сопоставляются

решения

(коман­

ды управления) из множества допустимых решений, ко­ торые формально задаются в виде системы трансформа­ ционных подстановок.

После окончания процесса формирования корреляци­ онной и трансформационной грамматик макромодель управления считается построенной и может быть исполь­ зована для построения законов управления дискретной сетью. Управление сложной системой с помощью макро­ модели рассматривается в гл. 4.

Таким образом, нами показано, что:

1) базой макромодели управления большими систе­ мами служит совокупность семиотических моделей, из которой она возникает в процессе обучения в результа-

94

те проведения процедур корреляции и обобщенияси­ туаций;

2) управление процессом обобщения ситуаций осу­ ществляется путем наложения ограничений на правила классификации и способ применения этих правил.

Г л а в а ч е т в е р т а я

Ф У Н К Ц И О Н И Р О В А Н И Е М А К Р О М О Д Е Л И

Имитационная макромодель предназначена для ими­ тации процесса формирования законов управления слож­ ными системами. Поскольку структура сложной системы н структура ее модели, задаваемая в виде дискретной сети, описываются на едином языке, то моделью процес­ са формирования законов управления сложной системой служит экстраполяция ситуаций на дискретной сети.

Прежде чем рассматривать процесс экстраполяции ситуаций, мы дадим точное определение правил экстра­ поляции. Формализация правил экстраполяции ситуаций осуществляется с помощью языка описания решений.

4-1. ЯЗЫК ОПИСАНИЯ РЕШЕНИЙ

Язык описания решений разрабатывается на основе анализа управляющей информации, циркулирующей

вподсистемах большой системы.

Вгл. 1 и 2 мы показали, что структура сложной си­ стемы может быть представлена в виде композиции мо­ дулей. Каждый модуль состоит из управляемой и управ­ ляющей частей.

Управляемая часть модуля состоит из двух уровней. Нижний уровень образуют исполнительные устройства,

а вторым

уровнем являются композиции исполнитель-

пых устройств. Формирование моделей

решения задач

управления

внутри каждого модуля

осуществляется

с помощью управляющей части модуля. В простейших модулях (модули нулевого порядка) роль исполнитель­ ных устройств играют объекты, структура которых не представляет интереса для решения задач управления сложной системой. Модули нулевого порядка играют роль исполнительных устройств в модулях первого по­ рядка, которые в свою очередь являются исполнитель­ ными устройствами для модулей второго порядка, и т.д.

95

В общем случае в модулях высшего порядка исполни­ тельными устройствами могут быть модули любого низ­ шего порядка. После того как определена структура управляемого объекта, можно приступить к анализу управляющей информации в каждом модуле. Рассмо­ трим структуру управления модуля на примере такой подсистемы, как район грузового морского порта. Роль исполнительных устройств в этой подсистеме играют причалы,- склады, портальные краны, перегрузочный автотранспорт, железнодорожные составы и др. Про­ стейшие команды управления соответствуют операциям, выполняемым отдельными исполнительными устрой­ ствами.

Например, выполнение перегрузочных работ пор­ тальным краном осуществляется с помощью операций: «зацепить краном груженое грузозахватное приспособ­ ление на берегу», «перенести груз на судно», «отцепить груз» и др. Кроме команд управления отдельными эта­ пами функционирования исполнительных устройств, используются команды, соответствующие технологиче­ ским циклам работы исполнительных устройств. Струк­ тура этих команд определяется технологическими схема­ ми функционирования исполнительных устройств и представляет собой последовательность простейших опе­ раций. Например, команда управления «погрузить штуч-. ный груз портальным краном на судно» представляет собой последовательность операций, определяющую технологический цикл работы портального крана. В эту последовательность входят, кроме указанных трех опе­ раций, следующие две операции: «возвратить порожнее грузозахватное устройство на берег», «отцепить грузо­ захватное приспособление». Таким образом, командами управления исполнительными устройствами в общем случае могут быть как команды, соответствующие про­ стейшим технологическим операциям устройства, так и команды, соответствующие последовательностям этих операций.

В процессе перевалки грузов участвуют одновремен­ но все исполнительные устройства района. Последова­ тельность работы исполнительных устройств на задан­ ном 'отрезке времени определяется командами управле­ ния, формируемыми диспетчерской службой района. Эти команды представляют собой упорядоченные во времени композиции команд управления испрднительнымц

96

устройствами. Команды управления исполнительными устройствами могут выполняться как последовательно, так и параллельно. Например, перевалка грузов с судов на причалы может осуществляться параллельно с по­ грузкой железнодорожных составов из складов. Таким образом, в модуле можно выделить три уровня команд управления: 1) команды, соответствующие отдельным технологическим операциям (атомарные команды); 2) команды, соответствующие последовательностям тех­ нологических операций (элементарные команды);

3) команды, соответствующие композициям последова­

тельностей

технологических

операций

(базовые

команды).

 

 

 

Базовые команды управления модулей низшего по­ рядка могут играть роль атомарных команд управления модулей высшего порядка. Так, команды управления районом порта играют роль простейших технологических

операций в системе управления портом.

 

Дадим

теперь

определение

команды

управления.

Рассмотрим

модуль

и определим

для него

следующих

три конечных

множества:

 

 

 

Л° =

{а°

а°); * в

=

{*?,..., k°J;

 

 

 

Т —

тп },

 

элементами

которых являются

соответственно атомар­

ные команды управления, элементарные команды управ­ ления, времена реализации атомарных команд. Выберем в качестве атомарных команд управления подстановки вида Xi—*-xj, где xi, Xjпонятия, принадлежащие структуре дискретной сети. Установим взаимно-одно­ значное соответствие между множествами А0 и Т. Опи­ сание команд управления удобно осуществлять с по­ мощью языка полюсниковой дискретной сети. Рассмо­ трим D-сеть. Сопоставим дугам графа функционирова­ ния 1-го преобразователя сети атомарные команды

управления из А0. Пусть di,,

есть / = е состояние i-ro пре­

образователя сети, где

/ = 1 ,

2, ...,

г*=1, 2, ..., q.

Обозначим через £°з .

 

элементарную команду уп­

равления, соответствующую

переходу

в состояние

Содержательно команда

ti

интерпретируется

следую­

щим образом: i'-преобразователь перевести в /-е

состоя­

ние.

 

 

 

 

7—272

 

 

 

97

Множество 1(° элементарных команд управления D- сетью представим в виде таблицы, t-й строкой которой является набор команд управления, сопоставленный £-му

преобразователю,

£ = 1, 2, ....

а:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 о

/ г 1,2>

••

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,0

 

 

 

 

 

 

 

 

к° = .

/0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,1'

2,2'

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

... 1 **'«.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9,2'

 

 

 

 

 

 

Обозначим

Л'° множество

команд

управления,

распо­

ложенных в i-й строке таблицы

К0,

£ = 1 , 2 , . . . ,

9.

 

Набор

< Я ° , /С°

/ < >

назовем

обобщенной

ко­

мандой

управления D-сетью,

а элементы К0

перемен­

ными

командами

управления. Наборы значений

обобщен­

ной команды

управления

будем

называть базовыми

ко­

мандами

управления

D-сетью.

 

 

 

 

 

 

Число

NbM

различных

базовых

команд

управления

определяется

как

Nik

= l1X.l2

X ••• X V

Г Д е

h~

число

элементарных команд управления, соответствующее £-у преобразователю, £ = 1 , 2 , . . . , q.

Пусть К есть множество базовых команд управления D-сетью. Сопоставим базовой команде управления граф без циклов, в котором вершинам сопоставлены элемен­ тарные команды управления, входящие в базовую коман­ ду управления, а дугами — связи функционального и управляющего типа, имеющиеся между этими элемен­ тарными командами. Каждая вершина графа взвешена весом ti,j, где ^ — время реализации /-й элементарной команды на £-м преобразователе. Так как циклы в гра­

фе устранены, то

возможно ввести упорядочение в по­

следовательность

выполнения

элементарных

команд

управления. Все элементарные

команды управления, ко­

торые

могут

выполняться

одновременно,

относятся

в один

ярус

графа.

 

 

Ярусно-параллельная форма (ЯПФ) является стан­ дартной формой представления базовой команды управ­ ления для ее реализации на D-сети. Язык ЯПФ был разработан Д. А. Поспеловым для описания программ, реализуемых на вычислительной системе [Л. 34]. Исполь-. 98

зование этого языка для описания структуры команды управления D-сетыо позволяет не только стандартизи­ ровать форму записи команд управления, но и решить

основные проблемы теоретического

характера, возни­

кающие при проектировании подобных систем [Л. 35].

Последовательность элементов входного

и выходно­

го алфавитов, соответствующая

пути,

выделенному

в графе функционирования 1-го преобразователя, харак­

теризует

порядок поступления (выдачи)

объектов на

i-й преобразователь

при

реализации команды

k°...

Если

обозна шть

через

i длительность

такта

работы

преобразователя, то время реализации команды управле­ ния /е^ определяется как т (k° ) = %у(1(&°з.), где t(k°tj)— длина пути, соединяющего вершины di ^, di,$.

Время реализации на D-сети базовой команды управ­ ления, представленной в виде ЯПФ, определяется с по­ мощью соотношений, установленных в [Л. 34].

Таким образом, языком описания команд управле­ ния дискретной сетью является язык ЯПФ, в котором роль простейших операторов играют подстановки вида

Рассмотрим процесс экстраполяции ситуаций на дис­ кретной сети.

4-2. ТРАНСФОРМАЦИОННАЯ ГРАММАТИКА

Экстраполяция ситуаций на дискретной сети осуще­ ствляется с помощью команд управления макромодели. Обозначим макромодель Мэ и рассмотрим ее функцио­ нирование.

Будем считать тактом t3 работы модели Мэ проме­

жуток

времени, равный

( ^ Ч ~ 0 ' г д е

^ — в Р е м я

реализа­

ции на

дискретной сети базовой команды управления, ^—

время

выбора

очередной

команды

управления.

t3

вклю­

чает в

себя:

fj — время

анализа

ситуации, f'

— время

формирования

ситуативной структуры, f' — время

рас­

познавания класса (макроситуации), которому принадле­ жит ситуативная структура.

В зависимости от способа задания такта будем раз­ личать два вида модели М3: Mei — модель с постоянным

7*

99

(фиксированным) тактом; — модель с переменным тактом.

В модели

3 1 величина f равна

максимальному

значению времени реализации на D-сети

базовой

коман­

ды управления, а ^ — математическому

ожиданию вре­

мени выбора базовой команды управления. Если

величи­

на f -f- f для

конкретной ситуации меньше такта

модели,

то образуется «временное окно», в течение которого мо­ дель не работает. Наличие окон в Mai снижает быстро­ действие, что нежелательно для решения задачи управ­ ления оперативного характера. Указанным недостатком не обладает модель Мз2, в которой выбор очередной ба­ зовой команды управления осуществляется сразу же

после

окончания

реализации

на

D-сети

предыдущей

команды.

 

 

 

 

 

Необходимость

формирования

служебных

команд

конца

операций в

Мо2 приводит

к

усложнению

устрой­

ства

управления,

координирующего

работу

отдельных

блоков МЭ 2. Эта модель используется для решения опе­ ративных задач, для которых быстродействие является определяющим фактором.

Функционирование Л43 может начаться с любой си­ туации, задаваемой на D-сети. Для модели экстраполя­ ции нет понятия фиксированной начальной ситуации. Условие прекращения экстраполяции задается либо в виде числа тактов экстраполяции, либо указанием класса, которому должна принадлежать результирую­ щая ситуация.

Последний способ задания цели является наиболее характерным, например: «разгрузить рудовоз»; «произ­ вести посадку самолета»; «сделать мат в три хода» и др. Прекращение по числу тактов экстраполяции ис­ пользуется при решении задач с фиксированным вре­ менем решения. Например, при проведении маневровых работ на железнодорожном узле время принятия реше­ ния в некоторых случаях не должно превышать 10 — 30 сек. Это значит, что спустя 30 сек ситуация на же­ лезнодорожном узле может настолько измениться, что решение, принятое в результате экстраполяции, потеряет практическую ценность. При построении декадного пла­

на работы

морского

порта процесс экстраполяции на

D-сети начинается с начальной дислокации флота и пе­

регрузочных

средств

до момента последнего грузового

100

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ