Принцип ситуационного управления состояниями СС

Основные положения принципа ситуационного управления были предложены Д. А. Поспеловым в 60–80-х гг. XX века.

Применение принципа ситуационного управления в сочетании с эле­ментами методов ИИ и имитационного моделирования позволяет полу­чить следующие преимущества:

– более полное использование ресурсов элементов СС при соблюдении ограничений на уровни контрольных параметров;

– адаптивность алгоритма управления к различным возмущениям;

– высокое быстродействие при использовании современных компьютерных средств;

– возможность обучения алгоритма управления в процессе функцио­нирования;

– высокую эффективность и точность для реализации оптимального управления режимами СС.

Решение проблемы автоматизации управления сложными системами связано с созданием в памяти вычислительной машины модели, при помощи которой можно предвидеть последствия реализации тех или иных планов управления и выбрать из множества возможных оптимальный по заданному критерию план управления. Во многих современных методах искусственного интеллекта управление представляется как процесс нахождения решения с помощью логических устройств (в частности, на базе нечеткой логики) в сочетании с методами искусственных нейронных сетей и генетической оптимизации, последние из которых позволяют найти экстремум целевой функции.

Однако с ростом сложности систем управления возникают непреодоли­мые трудности, связанные с ростом размерности описания сложных систем и как следствие – неспособность даже самых современных вычислительных ма­шин разрешить данную проблему.

Важной особенностью ситуационного управления является принятие управленческих решений на множестве ситуаций (событий), возникающих в процессе управления. Принцип управления сложными системами по ситуациям (состояниям) базируется на следующих представлениях о сложной системе:

1) в процессе функционирования система может находиться в разных состояниях;

2) количество возможных состояний и возможных планов управления увеличивается с ростом сложности системы.

Практическая реализация принципа ситуационного управления связана с разделением множества состояний объекта на подмножества по количеству возможных планов управления. Затем необходимо текущее состояние по ряду признаков отнести к одному из полученных ранее подмножеств состояний и применить к нему известный план управления.

На практике часто невозможно исследовать все состояния объекта управления ввиду сложности организации и высокой стоимости проведения натурных испытаний. Поэтому возникает необходимость создания модели, адекватной объекту управления в отношении исследуемых свойств.

Принцип управления по ситуациям реализуется в виде алгоритма, блок-схема которого приводится на рис. 21.

В блоке 1 производится оценка параметров текущего состояния, заклю­чающаяся в определении численных значений параметров в контрольных точках СС. Затем в блоке 2 те­кущее состояние СС распознается, то есть относится к одному из известных классов на основании решающего правила по ряду признаков из рабочего сло­варя.

Если не удалось отнести текущее состояние к одному из известных классов, необходимо произвести идентификацию (блок 4) и оптимизацию (блок 5) нераспознанного состояния. Затем делается попытка классифициро­вать неизвестное состояние (блок 6). Если состояние можно классифициро­вать как принадлежащее одному из известных классов, осуществляется уточ­нение классификации (блок 9) (к описанию класса добавляется описание те­кущего состояния), в противном случае (блок 8) классификация пополняется (открывается новый класс состояний).

После этого реализуется план оптимального управления (блок 10), ко­торый был получен в результате решения задачи распознавания либо задачи оптимизации.

Успешное решение задачи распознавания невозможно без предваритель­ной классификации состояний СС. Для этого требуется решить следующие задачи:

а) составить рабочий словарь признаков классификации;

б) составить выборку из множества возможных состояний СС; идентифицировать все состояния из составленной выборки;

в) произвести оптимизацию состояний, заключающуюся в нахождении таких значений управляющих параметров, которые приводят к минимизации (максимизации) целевой функции по элементам СС;

г) сформулировать принцип классификации, на основании которого принима­ется решение о принадлежности состояний одному классу.

Рабочий словарь признаков классификации – это перечень параметров, при помощи которых осуществляется описание состояния СС на этапе их предварительной классификации. Например, при исследовании режимов электрических систем могут использоваться значения напряжений и реактивных мощностей в контрольных точках СС.

Различные состояния системы можно воспроизводить на ЭВМ при помощи ими­тационной модели, путем изменения конфигурации СС.