Гносеологические и информационные модели при управлении

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ УПРАВЛЕНИИ

Особенности системы управления. Эволюционные и десиженсные модели. Для создания системы управления (СУ) различными объектами требуется наличие большого объема информации как о самом объекте, так и о его входных и выходных переменных. Различают два вида информации: априорную и текущую. Априорная информация об объекте управления (ОУ), его входных и выходных переменных, внутренних состояниях необходима для построения модели, по которой будет создаваться СУ этим объектом. Когда СУ создана и функционирует вместе с ОУ, необходима текущая информация для совершенствования СУ (модель подсистемы эволюционного управления) и уточнения поведения ОУ и возникающих в нем ситуаций с целью компенсации изменений характеристик ОУ (модель подсистемы оперативного управления в реальном масштабе времени (РМВ)).

Перед этими моделями ставятся различные цели, и они описывают процессы, протекающие в различных масштабах времени, причем степень полноты модели, ее соответствие реальному объекту зависят от целей, для которых эта модель используется. Модели первого типа имеют в основном гносеологический характер, от них требуется тесная связь с методами той конкретной области знаний, для которой они строятся. Модели такого типа являются достаточно «инерционными» в своем развитии, таккак отражают эволюцию в конкретной области знаний. Такие модели называются эволюционными. Модели второго типа имеют информационный характер и должны соответствовать конкретным целям по принятию решений по управлению объектом, который они описывают. Такие модели будем называть десиженсными. Деление на гносеологические (эволюционные) и информационные (десиженсные) модели достаточно условно, но оно удобно для отражения целей моделирования.

В информационных моделях, используемых непосредственно для принятия решений в СУ, требование оперативности является одним из основных. Оно вызвано тем, что при каждом воздействии на ОУ необходимо в модели учесть действительные изменения в РМВ, происшедшие в объекте, и внешние возмущения, на основе которых рассчитывается управление. Такие модели строятся на основе идентификации.

Элементы теории моделирования. Задача прикладной теории моделирования ставится следующим образом. Необходимо сначала построить и реализовать на ЭВМ эволюционную модель процесса функционирования системы S, полученную в ходе стратегической идентификации ОУ, а затем на ее базе построить десиженсную модель, используемую для решения практических задач оперативного управления в РМВ в адаптивной СУ.

Модель, практически реализуемая с учетом ограниченности ресурсов, называется трактабельной.

Элементы прикладной теории: понятия об объекте, предмете, содержании, структуре и логике теории.

Объект прикладной теории моделирования. Объектом разрабатываемой прикладной теории является непосредственно процесс моделирования поведения системы S, т.е. процесс перехода от моделируемого объекта (системы S) сначала к статической модели S^S, используемой при стратегической идентификации, а затем и к динамической модели D^S, непосредственно используемой при оперативном управлении с использованием методов и алгоритмов СУ. При этом ориентируются на критериальную систему К. Такой переход осуществляется через описание (концептуальную модель С), фиксирующее сведения об объекте S в понятиях языка L (терминах типовых математических схем). При выборе математической схемы моделирования М вводится также понятие среды Е, позволяющее использовать информацию прикладного характера J о целях моделирования, законах функционирования системы S, имеющемся математическом аппарате и т.д. для исследования методов и алгоритмов управления системой А.

Так как объектом данной прикладной теории моделирования является процесс моделирования, то возникает необходимость в построении и изучении «модели моделей», или репромодели RM (от англ. reproduce – воспроизводить, делать копию, порождать). Репромодель представляет собой упрощенный и наглядный прототип создаваемых моделей СУ. Для решения поставленной задачи разработки модели для СУ схема репромодели приведена на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Схема разработки модели

После того как сформулирована концептуальная модель C и введены понятия компонент сред Е, основное содержание элементов прикладной теории моделирования для управления системой составят компоненты М, А, S^S и D^S (критерий K считается заданным), причем переход от М к S^S составит статику моделирования, а переход от М к множеству D^S с привлечением информации из компонент S^S и A составит динамику моделирования.

Движение в пространстве статических моделей процесса функционирования системы S^S называется эволюцией (или эволюционным моделированием), а движение в пространстве динамических (активных) моделей D^S, используемых в контуре управления, - самоорганизацией (или моделированием с самоорганизацией). Компоненты объекта теории L, С, Е, М имеют искусственное происхождение, базирующееся на эвристических представлениях, и могут при необходимости изменяться (развиваться) в интересах самой прикладной теории.

Предмет прикладной теории моделирования. Задание предмета прикладной теории моделирования процессов в системе S равносильно заданию репромоделей. Применительно к СУ для конкретизации целей моделирования в репромодель вводится компонент А, ограниченный методами и алгоритмами оперативного управления.

Содержание, структура и логика прикладной теории. Содержание прикладной теории моделирования охватывает две части: базис теории, включающей систему эвристических принципов, полученных при обобщении имеющегося опыта моделирования сложных объектов вообще, и тело теории, содержащее эвристические правила машинной реализации конкретных моделей процесса функционирования S(S^S и D^S).

Предложения теории, относящиеся к компонентам M, А, S^S и D^S, т.е. к отдельным реализациям процесса моделирования, называются прецедентами Pr. В общем случае репромодель, т.е. ее базис, задается множеством принципов {pr}, определяющих желаемые свойства моделей (S^S и D^S) и другие ограничения. Трактабельность модели достигается выполнением набора практических правил реализации модели {rr}, которые и составляют тело прикладной теории моделирования.

Логика прикладной теории моделирования опирается на индуктивный подход, т.е. обобщение и классификацию множества прецедентов {Pr}, оставляя место для дедуктивного подхода в рамках конкретных математических схем M.