Report
Нечеткое ситуационное управление сложными системами на основе их композиционного гибридного моделирования
| Τίτλος: | Нечеткое ситуационное управление сложными системами на основе их композиционного гибридного моделирования |
|---|---|
| Στοιχεία εκδότη: | Системы управления, связи и безопасности, 2021. |
| Έτος έκδοσης: | 2021 |
| Θεματικοί όροι: | сложная система, fuzzy situational-control network, композиционное гибридное моделирование, нечеткая ситуационно-управляющая сеть, composite hybrid modeling, complex system, fuzzy situational control, нечеткое ситуационное управление |
| Περιγραφή: | Постановка задачи: рассматривается класс сложных технических систем (СТС), характеризующихся: многокомпонентностью, большим числом количественно-качественных параметров, нелинейностью взаимозависимостей между ними; неполнотой информации, сложностью экспериментальных исследований, рисками возникновения опасных ситуаций и катастрофичностью их последствий; уникальностью режимов и условий функционирования систем. Особенности таких систем обуславливают специфику их анализа и моделирования: невозможность создания и использования общих аналитических моделей; сложность обеспечения достоверности моделирования из-за уникальности, недостаточности данных об опасных и аварийных режимах функционирования СТС. Эти особенности позволяют обосновать целесообразность комбинирования различных подходов и методов для построения и композиции единой модели системы из моделей отдельных ее компонентов. В свою очередь, особенности управления такими СТС позволяют обосновать целесообразность применения нечеткого ситуационного подхода, позволяющего учитывать специфику композиционного моделирования и различных стратегий ситуационного управления, в зависимости от складывающихся условий и предъявляемых требований. Целью работы является разработка и исследование: во-первых, метода анализа и композиционного гибридного моделирования СТС, ориентированного на их особенности в условиях неполноты информации, разнокачественных данных о состоянии и функционировании СТС; во-вторых, метода нечеткого ситуационного управления сложными системами, обеспечивающего повышение эффективности управления ими в зависимости от стратегии управления и ограничений, а также позволяющего органично объединить процессы композиционного моделирования и нечеткого ситуационного управления. Используемые методы: решение задач анализа, композиционного гибридного моделирования, нечеткого ситуационного управления СТС основывается на использовании методов системного анализа, теории искусственных нейронных сетей, нечетких множеств, отношений и нечеткого логического вывода, нечетких ситуационных сетей, математической статистики. Новизна заключается в том, что разработан метод анализа и композиционного гибридного моделирования СТС, ориентированный на особенности этих систем и их процессов в условиях неполноты информации, разнокачественных данных об их состоянии и функционировании, отличающийся от известных сочетанием возможностей аналитического, нейросетевого и нечеткого подходов к построению композиционных гибридных моделей СТС, позволяющий осуществлять адаптацию к изменениям системных и внешних факторов, повысить точность моделирования, а также типизировать представление нечетких ситуационных признаков для эффективного управления СТС. Создан метод нечеткого ситуативного управления СТС на основе композиционных гибридных моделей, заключающийся в применении нечеткой ситуативно-управляющей сети для идентификации текущих ситуаций, поиска и выбора последовательностей управляющих решений при переводе системы в целевые ситуации, обеспечивающий повышение эффективности управления в зависимости от стратегии управления и ограничений, а также позволяющий органично объединить процессы композиционного моделирования и нечеткого ситуативного управления. Результат: предлагаемые методы использованы для решения задач управления компрессорными установками. Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что использование разработанных методов в научно-исследовательской практике лаборатории «Моделирование технологических процессов и проектирование энергетического оборудования» ЦНТИ ФГАОУ ВО «СПбПУ» позволило повысить точность моделирования, а также эффективность управления компрессорными установками (в соответствии с критериями безопасности, экономической эффективности, точности регулирования). Problem definition. We consider a class of complex technical systems (CTS) characterized by: multicomponence, a large number of quantitative and qualitative parameters, non-linearity of interdependencies between them; incomplete information, the complexity of experimental studies, the risks of dangerous situations and the catastrophism of their consequences; the uniqueness of the modes and conditions of the CTS functioning. The features of such systems determine the specifics of their analysis and modeling: the impossibility of design and using general analytical models; the difficulty of ensuring the reliability of modeling due to the uniqueness, lack of data on dangerous and emergency modes of operation of the CTS. These features allow us to justify the feasibility of combining different approaches and methods for composing a single model of the system from the models of its individual components. In turn, the control features of such systems allow us to justify the feasibility of using a fuzzy situational approach, which allows us to take into account the specifics of composite modeling and various situational control strategies. The aim of the work is to develop and study methods: first, analysis and composite hybrid modeling of complex systems; second, the method of fuzzy situational control of complex systems, which provides an increase in the efficiency depending on the management strategy, and also allows to organically combine the processes of composite modeling and fuzzy situational control. Methods used: system analysis, theory of artificial neural networks, fuzzy sets, relations and fuzzy inference, fuzzy situational networks, mathematical statistics. Novelty: A method of analysis and composite hybrid modeling of complex systems has been developed, combining the capabilities of analytical, neural network and fuzzy approaches, and allowing to increase the accuracy of modeling these systems. A method of fuzzy situational control of complex systems based on composite hybrid models is proposed, which consists in the use of a fuzzy situational-control network to identify current situations and translate the system into target situations. The method organically combines the processes of compositional modeling and fuzzy situational control. Result: The proposed methods are used to solve the problems of controlling compressor units. Practical significance: The use of the developed methods made it possible to increase the accuracy of the simulation, as well as the efficiency of the control of compressor units. |
| Τύπος εγγράφου: | Research |
| DOI: | 10.24412/2410-9916-2021-3-207-237 |
| Rights: | CC BY |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........f9c643c3d144b77fb859e7f9c5e1bd11 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.24412/2410-9916-2021-3-207-237 |
|---|