РОЗДІЛ 2
ПОБУДОВА МОДЕЛІ ОБ'ЄКТА УПРАВЛІННЯ ДЛЯ
СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ TMN
ДСМ - дискретна ситуаційна мережа;
КОМ - керуюча обчислювальна машина;
КО - контрольований об'єкт.
Постановка задачі
За останні роки розробники все частіше вирішують задачі проектування складних СУ об'єктами телекомунікацій.
Тому об'єкти, для яких виникає задача вироблення нових концепцій при побудові СУ, тобто великих систем, представляють особливий інтерес. Проаналізуємо характерні риси СУ та їх моделей, які виникають при проектуванні таких систем.
1. Здатність до еволюціонування в часі. Структура таких систем і їх функціонування не залишаються незмінними в часі. Нині телекомунікаційна мережа, яка виникла шляхом еволюції від розрізнених локальних мереж через об'єднання мереж в єдину інформаційну інфраструктуру, використовується не тільки за своїм прямим призначенням, але і є мережею передавання даних між обчислювальними машинами.
Складність прогнозування можливої еволюції структури для об'єкта типу різнорідної телекомунікаційної мережі унеможливлює застосування централізованої СУ, яка забезпечила б роботу мережі. Лише перехід до децентралізованого управління, управління локальними підсистемами з локальними функціями забезпечив би доцільне використання можливостей різнорідної телекомунікаційної мережі зв'язку.
2. Наявність великої кількості суперечливих критеріїв управління. Як правило, ці критерії навіть не підлягають чіткому формулюванню. Це, насамперед,
вірогідність управляючої інформації, її мінімальна кількість, затримка, вартість.
3. Присутність КО, поведінка яких значною мірою визначає поведінку всього об'єкта. На відміну від автоматів КО мають не жорстко детерміновану поведінку, а поведінку пов'язану з багатьма можливими режимами роботи. Це ускладнює прогнозування поведінки об'єкта управління, особливо тоді, коли є великий спектр зовнішніх впливів. У цьому разі доцільно використовувати вірогідність моделі прогнозування.
4. При побудові моделі КО в теорії управління розглядали за початковий не унікальний об'єкт, а деякий типовий. Як тільки модель об'єкта (наприклад, у вигляді диференціального управління) була складена, її можна було використовувати для всіх об'єктів аналогічного типу. Модель управління первинною мережею не може використовуватися при управлінні інтелектуальною мережею. Щоразу модель має складатися заново, оскільки в ній повинні відображатися всі особливості, властиві саме даному об'єкту. Крім того, внаслідок еволюціонування структури і функціонування об'єкта, потрібно мати модель відкритого типу, яка під час свого функціонування має збагачуватися і змінюватися.
В другому розділі досліджено актуальні проблеми визначення об'єкта управління для моделі СУ, що особливо важливо при проектуванні та побудові СУ. Запропоновано для синтезу СУ телекомунікаційними мережами використовувати більш прості критерії. Розроблено методику визначення об'єкта управління для моделі СУ TMN за допомогою декомпозиції моделі. Представлено аналіз основних структурних категорій об'єкта управління: динамічність, нелінійність, стохастичність і нестаціонарність моделі об'єкта. Проведено дослідження на базі імітаційного моделювання побудови моделі об'єкта управління, проаналізовано механізми ситуаційного управління. Розглянуто проблеми реалізації моделей об'єкта та процесу управління.
2.1. Модель об'єкта управління
На відміну від систем автоматичного регулювання високоточні та якісні СУ працюють за складними критеріями якості, які дають змогу реалізувати в СУ оптимальний процес. Розвиток якісних СУ став можливим завдяки бурхливому розвитку обчислювальної техніки і, зокрема, широкому застосуванню цифрових обчислювальних машин [14,58].
Тісний зв'язок між процесами управління в живих організмах і машинах не випадковий. Складність і різноманітність процесів, які відбуваються в живих організмах при їх різнобічній діяльності, є очевидними. Для того щоб пізнати головне в певному процесі живого організму, фізіологи часто вдавалися до технічних аналогій. З іншого боку, доцільність дій живого організму в різних ситуаціях, імовірно, завжди буде зразком для інженерів, що проектують СУ.
Доцільність поведінки живого організму і роботи системи управління часто може бути виражена у вигляді деякого критерію якості. В живих організмах критеріями якості можуть бути, наприклад, мінімум витрачання енергії при бігу, максимальна відстань стрибка, мінімальний час точного досягнення мети тощо. Часто всі ці й аналогічні критерії щодо живих організмів об'єднують в один загальний критерій, який характеризує виживання організму за змінних умов середовища. Застосувати до сучасних технічних систем критерій виживання поки що неможливо [23,110].
Нині для синтезу СУ телекомунікаційними мережами використовують більш прості критерії.
1. Критерій мінімуму середньоквадратичної помилки на виході СУ. Цей критерій дає можливість у багатьох випадках виконувати синтез управляючої частини системи у вигляді оптимального фільтра. Параметри такого фільтра залежать від характеристик управляючої частини, а також від статистичних властивостей перешкоди, яка впливає на управляєму частину. Застосовуючи цей критерій, можна здійснювати синтез управляючої частини різних систем стабілізації [36]. Алгоритм роботи управляючої частини може бути реалізований за допомогою обчислювальних пристроїв неперервної дії.
2. Критерії отримання екстремуму деякої функції. Використовується, якщо потрібно одержати, наприклад, максимальний коефіцієнт корисної дії виробничої установки при будь-яких змінах вхідних даних. Алгоритм застосування такого критерію до СУ часто полягає у використанні методу найшвидшого спуску або методу градієнта за всіма змінюваними параметрами для пошуку нового екстремуму. Використання екстремального критерію дає змогу синтезувати системи екстремального управління.
3. Критерій о