Введение к работе
Актуальность работы. При проектировании современных технически сложных систем широко применяются системы автоматизированного проектирования (САПР). Основными функциями этих систем являются автоматизация выполнения различных процедур с целью нахождения оптимальных вариантов. САПР, ориентированные на конкретную предметную область требуют разработки специальных методов, алгоритмов и программ, математических моделей, учитывающие специфические качества объекта проектирования. Важным является выбор способа математического моделирования объектов в САПР. Эффективность САПР во многом зависит от универсальности и возможностей, которыми располагает применяемый математический аппарат.
В качестве предметной области диссертационного исследования была выбрана область разработки САПР систем идентификации технических объектов. Это обусловлено, в первую очередь, тем, что на сегодняшний день развитие технических объектов, таких как распределенные вьгчислительные системы, системы связи, военная техника, специальная техника и т.п., происходит в направлении функционального и структурного усложнения, а также интеграции различных по типу устройств (механических, электрических, электронных и пр.), связанных друг с другом и оказывающих большое влияние на свое окружение, в один технический объект. В связи с этим возникает задача создания эффективной системы идентификации технических объектов на соответствие требуемым функциональным и параметрическим показателям.
В соответствии с этим предложен метод идентификации технических объектов на соответствие требуемым функциональным и параметрическим показателям на основе математических моделей их функционирования, что позволяет идентифицировать множественные неисправности и состояние объекта, под которым подразумевается работоспособность частей технического объекта, обеспечивающих выполнение основных функций, работать с новыми объектами, по которым нет экспертных знаний о возможных причинах неисправностей, многократно использовать модели работы компонентов объекта и получать объяснения о причинах неисправностей.
Учитывая то, что любой технический объект состоит из большого количества разнообразных элементов, связанных друг с другом и
. \
оказывающих большое влияние на свое окружение, необходимо разработать математическую модель объекта, рассматривающую объект как сложную систему, состоящую из элементов и связей между ними.
Рассмотрено применение многоагентного подхода к идентификации технических объектов на основе математических моделей устройств, для которого выделены пространственный и семантический способы распределения модели функционирования объекта между агентами. Разработана архитектура многоагентной системы идентификации и проведены исследования применения многоагентного подхода для семантического и пространственного распределения моделей поведения устройства.
Целью работы является разработка методов и алгоритмов для решения задач идентификации технических объектов на соответствие требуемым функциональным и параметрическим показателям на основе математической модели объекта с использованием многоагентного подхода.
В соответствии с поставленной целью работы основными задачами исследований являются:
Анализ существующих методов и средств идентификации технических объектов.
Исследование принципов идентификации на основе математических моделей технических объектов.
Исследование методов и средств математического моделирования, сущности методологии математического моделирования.
Разработка метода идентификации технического объекта на основе математической модели его функционирования с использованием многоагентного подхода.
Сравнение пространственного и семантического способов распределения модели функционирования объекта между агентами.
Разработка архитектуры многоагентной системы идентификации.
Разработка структуры многоагентного комплекса идентификации для практического внедрения.
Предметом исследования является комплекс вопросов, связанных с разработкой методов и алгоритмов идентификации технических объектов на соответствие требуемым функциональным и параметрическим показателям на основе математической модели объекта с использованием многоагентного подхода.
Методы исследования. В работе использованы методы общей теории динамических систем, системного анализа, теории идентификации моделей, моделирования, теории и методов диагностики систем, теории оптимального управления, а также средства современной вычислительной техники.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
Исследован принцип идентификации технических объектов на соответствие требуемым функциональным и параметрическим показателям на основе моделей их функционирования, что позволяет идентифицировать множественные неисправности и состояние объекта, под которым подразумевается работоспособность частей технического объекта, обеспечивающих выполнение основных функций.
Предложен метод идентификации технического объекта на основе модели его функционирования с использованием многоагентного подхода, выделены пространственный и семантический способы распределения модели функционирования объекта между агентами.
Разработана архитектура многоагентной системы идентификации и проведены исследования применения многоагентного подхода для семантического и пространственного распределения моделей поведения устройства.
Разработана структура многоагентного комплекса идентификации технических объектов для практического применения при решении разнообразных прикладных задач теории управления.
Основные результаты, пынссимые на защиту: « Метод идентификации технического объекта на основе
математического модели его функционирования с использованием
многоагентного подхода.
Математическая модель функционирования технического объекта, учитывающая, что любой объект состоит из большого количества разнообразных элементов, связанных друг с другом и оказывающих большое влияние на свое окружение.
Архитектура многоагентной системы идентификации.
Пространственный способ распределения модели функционирования объекта между агентами.
Семантический способ распределения модели функционирования объекта между агентами.
Структура многоагентного комплекса идентификации.
Практическая ценность работы.
Предложен метод идентификации технического объекта на основе математической модели его функционирования с использованием многоагентного подхода для практического применения при решении разнообразных прикладных задач теории управления.
Разработана архитектура многоагентной системы идентификации и проведены исследования применения многоагентного подхода для семантического и пространственного распределения моделей поведения устройства. Разработана структура многоагентного комплекса идентификации для практического внедрения.
Представленные в настоящей работе методы идентификации технических объектов могут служить инструментом для решения разнообразных прикладных задач теории управления. Вместе с тем, полученные результаты могут быть использованы для разработки новых методов и алгоритмов идентификации технических объектов. Все результаты служат обоснованием для проведения идентифицирующих экспериментов и являются научной основой для практического использования.
Достоверность. Полученные результаты являются достоверными в силу того, что основные теоретические выводы и положения диссертации научно обоснованы и подтверждены результатами экспериментальных исследований автора, актами внедрения и применения результатов диссертационных исследований.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:
в III конференция молодых ученых СПб ГУИТМО (апрель 2006).
IV конференция молодых ученых СПб ГУИТМО (апрель 2007).
V конференция молодых ученых СПб ГУИТМО (апрель 2008).
» Международная научно-техническая конференция
«Интеллектуальные системы» (AIS'05) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2005).
Международная научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы» (AIS'06) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2006).
Международная научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы» (AIS'07) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2007).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 92 наименований, содержит 114 страниц основного текста, 19 рисунков и 2 таблицы.
