Основы автоматики и системы автоматического управления. Лабораторный практикум - Барышев Г.А.
ISBN 5-8265-0234-7
Скачать (прямая ссылка):
как мощность декартова произве-
дения множеств М, F, S, Z.
Основными элементами этих множеств являются:
М = {{И; А; ДИ; АИ; ДА}х {т = 0;т Ф 0}},
F = {{Iэ ; 1 т ; 1 б ; 1 э+б ; 1 т+б }х{0; 1 огр }} ,
S = { S ¦ S ¦ S ¦ S ¦ S ¦ S }
Z пр.к ' пр.нк' пр.км' пз.к ' пз.нк' пз.км/ 1
Z ={{0, P, H}х{Д = 0, Д Ф 0}},
Л ин +ив II II
Д= ------ , \ин\ = ив , ин Ф ив .
ив - ин
таким образом, число ЗОУ, различающихся лишь основными элементами,
составляет N = I М \ I F \ I S\
I Z\ > 3000.
Следует отметить, что любая четко сформулированная ЗОУ однозначно
идентифицируется своей моделью K (четверкой концептов), а множество
различных наименований компонент, составляющих модель, представляет
алфавит описания множества моделей ЗОУ. Алфавит состоит из всех
допустимых имен базовых концептов, определяемых в свою очередь
соответствующими методологическими отличиями (видами моделей,
функционалов и т.п.). Например, имя модели ЗОУ <ДА, Э, Пр, Н>, означает,
что рассматривается задача оптимального управления нагрева объекта с
моделью двойное апериодическое звено, функционалом - затраты энергии,
программной стратегией реализации управления.
Для представления знаний в соответствие с введенной моделью ЗОУ и ее
классификацией используется понятие "объект" на репрезентативном уровне
(программная реализация БЗ) и понятие фрейма на логическом уровне
(уровень структуры БЗ). Архив моделей ЗОУ или элементарных фреймов,
каждый из которых реализуется программным объектом (в терминах ООП) со
своими алгоритмами, составляет базу знаний БЗ.
Для унификации БЗ элементарные фреймы И, А, ДИ, АИ, ДА и т.д.
объединяются в класс элементарных моделей, аналогично выделяются классы
для остальных членов четверки. Особенностью фреймов одного класса
является одинаковая структура алгоритмов вывода, что позволяет
унифицировать базу знаний, создав для данного класса всего один
родительский объект. Структура объекта соответствует структуре базового
фрейма. Поэтому в БЗ следует хранить только по одной базовой структуре
для каждого класса фреймов и множество соответствующих слотов с
необходимыми математическими соотношениями для всех представителей
фреймов этого класса.
Таким образом, в основу структуры БЗ (рис. 2.5) ложатся схемы (рис. 2.2 -
2.4) и мо-
дель ЗОУ. Обозначения к структуре базы знаний даны в табл. 2.1. Это
обуславливает некоторую особенность при реализации БЗ, а именно
наследование свойств как через фреймовую классификацию (по вертикали),
так и объектную иерархию (по горизонтали).
Статическая часть БЗ образуется на основе решения следующих задач по
представлению знаний:
• определение проблемной области в таксономии понятий математического
аппарата анализа и синтеза оптимального управления на МСФ;
• разработка классификации задач оптимального энергосберегающего
управления, предусматривающая использование четырех основных признаков; к
этим признакам относятся: 1) модель динамики объекта управления
(учитывается порядок системы обыкновенных дифференциальных уравнений,
наличие запаздывания, число параметров и т.д.), 2) вид минимизируемого
функционала (затраты энергии, расход топлива, комбинированные
функционалы), 3) стратегия реализации оптимальных управляющих воздействий
(программная, позиционная, корректируемая и другие стратегии управления
на множестве состояний функционирования), 4) особенности условий и
ограничений, используемых в постановке задачи оптимального управления
(закрепление границ траектории изменения вектора фазовых координат,
фиксирование временного интервала управления, наличие интегральных
ограничений на управляющие воздействия и т.д.);
N3 = N2 Х nc
••• n
-
N4 = N3 Х Пз
N5 = N4 Х np
Рис. 2.5 Иерархическая стратифицированная структура БЗ
• разработка модели ЗОУ, которая на репрезентативном уровне
представляется фреймом-объектом и аппарата именования фреймов (алфавит),
в соответствие с которым каждой модели ЗОУ присваивается условное
обозначение (кортеж) из четырех символов;
• создание стратифицированной модели БЗ, в основе которой лежит идеология
использования фреймов, как элементарных носителей единиц знаний в виде
структур, отражающих одинаковый уровень абстракций для соответствующих
классов (модели объектов, виды функционалов, стратегий, ЗОУ и др.).
Достоинства такой модели представления знаний заключаются в наглядности и
обозримости проблемной области, модульности и структурированности,
универсальности в выделении структурных единиц знаний, пополнении и
развитии БЗ.
ТАБЛИЦА 2.1
УРОВЕНЬ Компоненты Число компонентов
1 (объектов управле- ния) И - интегратор; А - апериодическое звено; ДИ
- двойной интегратор; РДИ(АИ) - реальный двойной интегратор или
апериодич. звено и интегратор; ДА - двойное апериодическое звено; П0
2 (функцио- на-лов) . Т - расход топлива; . Э - затраты энергии; . Б -
время (задача быстродействия); Пф
3 (стратегии управле- ния) . . Пр - программая; . . Пз - позиционная
(оптимального регулирования); Пс
