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

планового отправления либо до наступления заданногомомента t.

Назовем интервалом дискретизации процесса функ­ ционирования системы промежуток времени At, в тече­ ние которого характеристики объектов изменяются в за­ данных .пределах. Будем считать, что в течение At со­ стояние системы остается неизменным, а в конце интер­ вала дискретизации скачкообразно изменяется. Для класса больших систем, рассматриваемого в данной ра­ боте, интервалы дискретизации занимают широкий диа­ пазон: от нескольких секунд до нескольких часов. Изме­ нение характеристик объектов системы в течение интер­ вала дискретизации задается с помощью законов функ­ ционирования истоков D-сети.

Одним из основных требований, предъявляемых к мо­

шать отрезка времени, в течение которого состояние мо­ делируемой системы считается неизменным. Если t3n> >At, то модель Мя не может быть использована для ре­ шения задачи управления заданной системой.

В общем случае ситуации Su на D-сети соответствует несколько ситуативных структур, выводимых в модели Мс . Каждой ситуативной структуре соответствует отрезок

каждой исходной ситуации S/t строится древоводный под­ граф графа управления D-сетью. На рис. 4-1 дан пример

нимает экстремальное значение, будем называть опти­ мальным выводом. Поскольку дерево D(sh) является

101

подграфом графа управления D-сетыо, то оптимальный вывод, соответствующий s/„ имеет локальный характер.

Рассмотрим вопрос реализации дерева выводов на

.О-сети. Построение экстраполяцпонного дерева D(sh) осуществляется путем последовательного формирования ветвей дерева.

Построение дерева реализаций осуществляется с по­ мощью порождающего автомата, блок-схема которого

Рис. 4-1.

102

во на соответствующее число ячеек. Содержимое блока памяти пар по­

фиксации на D-сети ситуации S;, осуществляется переход к следую­ щему такту. Указанная последовательность работы блоков сохра­ няется до тех пор, пока на .D-сети будет зафиксирована ситуация, означающая окончание экстраполяции по выбранной ветви. В этом случае в блок памяти пар записывается пара s06o. При поступлении пары soko в блок £>-сеть ситуация, имеющаяся на сети, переписы­

дерева, соответствующие ситуациям конца экстраполяции по отдель­ ным ветвям.

Дерево D(SJ) переписывается в блок оптимизации выводов, в котором выделяются оптимальные выводы в соответствии с оце­ ночной функцией F . Промежуток времени, в течение которого осу­ ществляется построение экстраполяционного дерева D(Si) и выде­ ление оптимальных выводов, будем называть циклом экстраполяции. Перед очередным циклом экстраполяции D-сеть находится в состоя­ нии so, в блоке памяти пар хранится символ # , а в остальных бло­ ках записаны символы, характеризующие начальные состояния этих блоков. Цикл начинается с записи очередной ситуации на D-сеть.

103

При управлении реальным объектом функцию такой ситуации вы­ полняет состояние объекта, в которое он переходит в результате реализации оптимального вывода, полученного на модели. В общем

этой погрешности достигается за счет дополнительной коррекции экстраполяционного процесса после каждого цикла с помощью си­ туаций управляемого объекта.

Предельным случаем является коррекция по ситуаци­ ям управляемого объекта после каждого такта экстрапо­ ляции. Функцию истоков D-сетн в этом случае выполняет управляемый объект. Интервал дискретизации совпадает с тактом экстраполяции. В предельном случае достига­ ется наибольшая точность решения задач для заданных законов функционирования истоков.

Практическая реализация предельного режима экс­ траполяции возможна при наличии быстродействующих каналов передачи справочной информации в модель. При этом время передачи справочной информации включает­ ся в t3. Если скорость передачи информации по каналам связи такова, что i3^M, то предельный режим может быть использован для решения задач управления задан­ ной системой. Если в качестве цикла экстраполяции вы­ бирается промежуток времени, равный суткам, пяти­ дневке, декаде или месяцу, то циклы большей длитель­ ности могут иметь в качестве точек коррекции на оси времени циклы меньшей длительности. Например, де­ кадный цикл экстраполяции на D-сети морского порта имеет одну точку коррекции на оси времени, а именно, после окончания первой пятидневки. В конце пятидневки в модель вносится информация о текущей дислокации флота, состоянии перегрузочных средств и др. В качест­

такт. Число тактов экстраполяции равно числу дуг экс­ траполяционного дерева.

Устройство управления, координирующее работу бло­ ков порождающего автомата, вырабатывает в конце

104

цикла признак окончания цикла и команду перехода к очередному циклу. Множество оптимальных выводов, образуемых в- результате функционирования модели экстраполяции ситуаций, характеризует оптимальные за­ коны управления £>-сетью на определенных отрезках дискретного времени. Для большинства задач управле­ ния, решаемых на D-сети, качество решения оценивается по временному критерию. Например, в задачах управле­ ния транспортными системами типа морской порт, аэро­ дромный порт, железнодорожный узел и др. требуется найти такой закон управления D-сетью, при котором обеспечивается максимальное сокращение времени про­ стоя судов, самолетов, железнодорожного транспорта,

Модель работает в двух режимах: в режиме форми­ рования макромодели управления и режиме построения законов функционирования объекта с помощью сформи­ рованной макромодели. Формирование макромодели управления осуществляется в процессе обучения следую­ щим образом. На вход блока ДСС поступает обучающая последовательность ситуаций.

В результате работы этого блока формируются опи­ сательные списки объектов, в которых указываются при­ знаки объектов и связи между ними. Например, объ­ ект: теплоход; название: Андижан; вид груза: суперфос­ фат; месторасположение судна: 7-й причал; время при­ бытия в порт: 6 ч 30 марта; 4fc объект: груз; название № 2331; количество груза: 18000 г; вид упаковки: в ки­

мер, через телетайп в режиме прерывания. Исходное со­

ложение судна, количество груза, вид груза и др. Спи­ сочная структура объектов позволяет легко осуществ­ лять изменения в их характеристиках. С выхода блока

венно в блоки Коррелятор и Экстраполятор. После по­ строения грамматик модель оказывается подготовлен­ ной для формирования законов управления. Процесс принятия 'решений выглядит следующим образом. Со­ стояние объекта управления (микроситуация) поступает на вход блока ДСС.После преобразования микроситуа­ ции в блоках Анализатор и Коррелятор получается си­ туация-решение, которая падается на вход блока Экстраполятор. В этом блоке определяется макроситуа­ ция, которой принадлежит ситуация-решение, и по макроситуации выбирается соответствующая команда управ­ ления, реализуемая в блоке ДСС. Далее процесс повто­ ряется. Последовательность команд управления, сфор­ мированная в 'блоке Экстраполятор, поступает с выхода этого блока на внешние блоки (телетайп, АЦПУ и др.), где она приводится к стандартному виду с помощью заданных трафаретов, после чего выдается на испол­ нительные устройства объекта управления. Анализ структуры и функционирования 'блоков ситуационного управления позволяет сформулировать основные требо­ вания к языку программной реализации блоков. Каж­ дый блок ситуационного управления содержит постоян­ ную часть и переменную, изменяющуюся при переходе к решению новых задач. Функцию постояных частей блоков выполняют правила образования, пополнения и изменения ситуаций, порождающих грамматик и др. Роль переменных частей блоков играют исходные дан­ ные (словари базовых понятий и отношений, целевые

порту) осуществляется замена только переменных ча­ стей блоков. Постоянные части блоков остаются неиз­ менными. Как показывает опыт, можно выделить одно­ типные по структуре и функционированию классы си­ стем (например, класс морскихпортов,класс аэропортов, класс вычислительных систем и др.). Для которых тре­ буется частичная замена переменных частей блоков. Од­ нотипный характер задач управления морскими портами обусловливает наличие одинаковых элементов в слова­ рях, грамматиках и др.

Например, словари базовых понятий .моделей управ­ ления Одесским и Ленинградским грузовыми морскими

108

«ортами содержат такие общие понятия, как «кран», «причал», «груз», «склад», «вагон» и др. Общность тех­ нологических схем перевалки грузов в морских портах обусловливает общность правил корреляционных и транс­ формационных грамматик ситуационных моделей управ­ ления .портами. Наибольшее изменение переменных час­ тей блоков происходит .при переходе к другому классу систем (например, от морского порта к вычислительной системе). Практически полностью заменяются части блоков, соответствующие словарю базовых понятий, по­ рождающим грамматикам и др. Единственной перемен­ ной частью, которая претерпевает незначительное изме­ нение при переходе к новому '.классу систем, является словарь базовых отношений.

Перевод всех переменных частей блоков в класс по­ стоянных теоретически возможен лишь при задании полного класса задач управления сложными системами, что практически является нереальной проблемой.

Реализация блока ДСС связана с формированием структуры объекта управления, специфичной для каж­ дой конкретной модели. Однако операторы образова­ ния, пополнения и изменения полученной структуры три переходе от одной модели к другой не меняются. Фор­ мирование ситуаций в блоке Анализатор предполагает использование стандартных операторов эффективного поиска подходящих правил и их применения. Реализа­ ция блоков Коррелятор и Экстраполятор предполагает использование алгоритмов вхождения :в классификатор, сформированный на этапе обучения, и проведения выво­ дов на подмножестве правил корреляционной и транс­ формационной грамматик. Кроме того, реализация бло­ ка Экстраполятор связана с использованием вычисли­ тельных процедур, необходимых для 'пересчета характе­ ристик объектов, «(перемещаемых» на дискретной сети в результате принятого решения. Таким образом, в каждом блоке ситуационного управления можно выде­ лить постоянную часть, не меняющуюся при переходе от одной конкретной модели к другой, и переменную — ха­ рактеризующую данную модель. Поэтому эффективная реализация широкого класса ситуационных моделей управления возможна при использовании достаточно гибкой, и универсальной системы программного обеспе­ чения, обладающей способностью настраиваться на кон­ кретную модель управления. Этим требованиям удовле-

109