Содержание к диссертации
Введение
1 Проблема проектирования бортовой системы обмена информацией космического аппарата 9
1.1 Общая характеристика системы «Гонец-М» 9
1.2 Задача проектирования бортовой системы обмена информацией для «Гонец - М» 17
1.3 Задача многоуровневое автоматизированное проектирование БСОИ 43
1.4 Типовые структуры БСОИ КА 54
1.5 Направления развития архитектуры БСОИ КА 57
2 Проблемно-ориентированные модели бортовой системы обмена информацией 63
2.1 Построение проблемно ориентированных моделей для расчета характеристик типовых структур БСОИ 63
2.2 Оценка схемных решений типовых структур 82
2.3 Оценка работоспособности функционально-логической схемы канала передачи данных
3 Система поддержки принятия решений по выбору структуры бортовой системы обмена информацией ..88
3.1 Алгоритмы метода многоатрибутивной поддержки принятия решений .88
3.2 Программная реализация и практическая апробация системы 119
Заключение 141
Список литературы 142
Приложения 154
- Общая характеристика системы «Гонец-М»
- Задача проектирования бортовой системы обмена информацией для «Гонец - М»
- Построение проблемно ориентированных моделей для расчета характеристик типовых структур БСОИ
- Алгоритмы метода многоатрибутивной поддержки принятия решений
Введение к работе
Актуальность проблемы. Низкоорбитальная система спутниковой связи "Гонец" создается в рамках Федеральной космической программы России, утвержденной постановлением Совета Министров - Правительством РФ № 1282 от 11.12.1993 г. Федеральной космической программой России на период до 2005 года, утвержденной постановлением Правительством РФ № 288 от 30.03.2000 г., предусмотрено продолжение работ по системе в рамках ОКР «Гонец - М».
Система позволит осуществлять прием и передачу сообщений из любой точки Земного шара, обеспечивая передачу данных между любой парой абонентов.
В настоящее время завершен первый этап развертывания демонстрационной системы на базе космического аппарата "Гонец-М", орбитальная группировка которой состоит из 6 космических аппаратов в двух ортогональных плоскостях по 3 космических аппарата в каждой, проводятся демонстрационные испытания системы и ее экспериментальная эксплуатация.
Исследование рынка услуг, предлагаемых системой, показывает наличие потенциальных потребителей, находящихся в малонаселенных и труднодоступных районах, сельских поселках и деревнях, находящихся в экспедициях, геологических партиях, т.е. всех тех кто удален от наземных сотовых или телефонных сетей связи. Имеются и другие пользователи, ориентированные на услуги электронной почты, спутникового радиотелефона и пейджинговой связи.
Для удовлетворения потребностей и продвижения услуг связи на имеющийся рынок предлагается создание в максимально сжатые сроки низкоорбитальной системы спутниковой связи.
Одной из важнейших задач, при построении системы спутниковой связи «Гонец-М» является проектирование бортовой системы обмена информацией, так как от скорости и надежности данной системы зависят скорость и надежность функционирования всей системы в целом. В настоящее время это возможно только с использованием таких систем проектирования, которые обеспечивали бы сквозной процесс разработки — от общего облика системы до конструкции.
Сквозное проектирование призвано объединить в единый иерархический процесс создание архитектуры системы на всех этапах, стадиях и уровнях проектирования.
Особенно важна задача создания сквозного проектирования для бортовой аппаратуры вообще и для систем обмена информацией бортовых комплексов в частности, что обусловлено их специфическими особенностями.
В качестве идеологии сквозного многоуровневого проектирования рассмотрен метод направленного выбора, который является достаточно эффективным и приемлемым на практике, удачно сочетающим возможности сравнительного анализа и элементы синтеза.
Метод направленного выбора позволяет синтезировать объект проектирования, используя определенный набор логико-математических операций. При этом обеспечивается направленный выбор из допустимых комбинаций компонентов проектируемого объекта такой их детерминированной по связям совокупности, которая удовлетворяла бы требованиям технического задания на разработку объекта и являлась при этом наилучшей по показателям качества, используемых для ее оценки.
Объектом проектирования является бортовая система обмена информации, обеспечивающая связь абонентов системы управления с бортовой ЭВМ и выполняющая функции преобразования информации, приема, передачи
и временного хранения данных, а также необходимой их предварительной обработки.
Проектирование бортовой системы обмена информацией (БСОИ) с помощью метода направленного выбора позволяет учесть возрастающие тактико-технические требования к бортовой аппаратуре и перспективные тенденции развития современной электронно-вычислительной аппаратуры (ЭВА).
Для применения метода направленного выбора к данной задаче необходимо построение модели БСОИ, что подразумевает освещение таких проблем как выявление особенностей процессов управления и обмена информацией в бортовом вычислительном комплексе (БВК), а так же анализ типовых структур БСОИ космического аппарата (КА), которые будут рассмотрены в первом разделе данной работы.
Таким образом, практическая значимость задачи совершенствования процессов проектирования бортовых систем обмена информацией космического аппарата на примере аппарата «Гонец-М» обусловили выбор темы исследования и определили её актуальность.
Объектом исследования является бортовая система обмена информации летательного аппарата.
Предмет исследования - скоростные и надежностные характеристики узлов бортовой системы обмена информацией.
Цель исследования: совершенствование методов поддержки принятия решений при формировании структуры бортовой системы обмена информации. Задачи исследования.
1. Провести анализ процессов управления и обмена информацией в бортовом вычислительном комплексе.
Обосновать в качестве метода решения задачи проектирования БСОИ метод многоуровневого проектирования для формирования и анализа типовых структур БСОИ.
Построить проблемно ориентированные модели расчета характеристик типовых структур БСОИ и провести оценку схемных решений.
На основе метода многоатрибутивной поддержки принятия решений разработать автоматизированную систему поддержки принятия решений по выбору оптимальной структуры БСОИ.
Реализовать систему поддержки принятия решений по выбору оптимальных структур БСОИ и провести ее практическую апробацию.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался аппарат теории вероятностей, теории массового обслуживания, системного анализа, методы структурного проектирования, методы представления и анализа теории графов, теория нечетких множеств.
Научная новизна работы состоит в следующем.
Впервые на основе выделения базовых структур предложена процедура автоматизированного многоуровневого формирования БСОИ.
Построена проблемно ориентированная модель расчета основных характеристик БСОИ.
Многоатрибутивный метод принятия решений в качестве математического аппарата поддержки принятия решений при выборе базовой структуры БСОИ реализован впервые.
Разработана и реализована концептуальная схема системы поддержки принятия решений по формированию БСОИ.
Значение для теории. Предложенные модели и процедуры автоматизированного многоуровневого проектирования бортовой системы обмена информацией на основе выделения базовых структур позволяют
повысить уровень интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений в сложных технических системах и дать математический аппарат для прогнозирования и оценки эффективности, качества и надежности сложных систем управления и обработки информации.
Значение для практики. Разработанная автоматизированная система поддержки принятия решений, позволяет проектировщикам ускорить и повысить качество процесса выбора оптимального состава бортовой системы обмена информации, основываясь на многоатрибутивной оценке различных характеристик моделируемой системы.
Реализация результатов работы. Созданная на основе метода многоатрибутивного принятия решений система выбора оптимальной структуры бортовой системы обмена информацией прошла экспертизу и зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ (Per. № 50200400561 (Per. № ОФАП 3565), № 50200500525 (Per. № ОФАП 4623)), что делает ее доступной для широкого круга специалистов по моделированию и оптимизации сложных систем. Разработанная методика многоатрибутивной поддержки принятия решений и программные системы были успешно апробированы в НПО ПМ при анализе стоимостных, временных и надежностных характеристик узлов БСОИ К А «Гонец-М». Основные защищаемые положения.
Формализация процессов обмена информацией с использованием типовых структур при многоуровневом проектировании позволяет организовать эффективный выбор БСОИ в соответствии с техническим заданием.
Использование построенной проблемно ориентированной модели расчета основных характеристик БСОИ является эффективным инструментом проектировщика для сравнительного анализа структур систем.
3. Реализация многоатрибутивного метода выбора позволила автоматизировать процедуры поддержки принятия решений при многоуровневом проектировании базовых структур БСОИ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли всестороннюю апробацию на всероссийских научно-практических конференциях. В том числе на ежегодной конференции «Молодежь Сибири -науке России» - 2003 год, на девятой Всероссийской конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции - экономика» - 2003 год, «Решетневские чтения» - 2004 год, «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» - 2005 год, «Системный анализ, управление и навигация» - 2005 год.
Общая характеристика системы «Гонец-М»
Функционирование комплекса связи обеспечивается следующим составом технических средств: . бортовые радиотехнические комплексы "Гонец - М"; . региональные станции; . абонентские терминалы различных модификаций; . центр управления комплексом связи; . центральная станция. Архитектура комплекса связи определяется исходя из следующих основных положений, справедливых для любых больших систем связи.
Система существует и развивается многие годы, поэтому она должна быть принципиально рассчитана на последовательную постепенную модернизацию аппаратуры и программных средств в процессе эксплуатации. Уровень автоматизации, алгоритмы и программы работ системы должны обеспечивать требуемое качество работы при условии непрерывного ввода в эксплуатацию новых средств.
Развитие системы возможно только в случае, если она разбита на функциональные части, выполняющие логически независимые функции. При этом развитие технических средств одной части не должно затрагивать функционирование остальных частей системы.
Стандарты системы на протоколы связи (интерфейсы) между элементами системы, со смежными системами, а также стандарты на аппаратные среде і ва системы и на программное обеспечение должны обеспечивать независимость этих функций и максимальную гибкость в развитии. Архитектурный набор первого этапа должен удовлетворять требованиям возможности поэтапного расширения состава системы до полномасштабной и допускать увеличение пропускной способности и видов предоставляемых услуг.
Исходя из этих положений предполагается следующее функциональное деление связного комплекса на составные части: . базовая сеть обмена данными (БСОД); . комплекс пользователей (КП); автоматизированная система управления комплексом связи (АСУ КС). Функциональное деление комплекса связи и распределение функций между составными частями представлено на рисунке 1.1. В состав базовой сети обмена данными входят: . бортовые радиотехнические комплексы (БРТК) - функционально; . региональные станции "Гонец - М", работающие в диапазоне 0,2/0,3 ГГц и 0,3/0,4 ГГц; региональные станции старой сети "Гонец - М".
Функционирование средств БСОД и спутниковых каналов связи определяется стандартом базовой сети обмена данными. При развертывании системы для обслуживания территории России предполагается размещение четырех PC: в г.Москве, г.Железногорске, на Дальнем Востоке и в Северном регионе (г.Мурманск или г.Норильск). Для расширения зоны обслуживания при наращивании средств системы дополнительно порядка трех региональных станций могут быть размещены по периферии России. В состав комплекса пользователей входит сеть персональных абонентских терминалов и системы связи пользователей. В состав АСУ КС входят: . центр управления комплексом связи (ЦУКС) в г.Москве; . средства БРТК, решающие задачи АСУ КС; . средства PC, решающие задачи АСУ КС; . система передачи данных, включающая наземные каналы для связи ЦУКСсРСиЦУСОГКА. В состав ЦУКС входят: . вычислительный центр АСУ КС; . центральная станция; . центральная региональная станция "Гонец -М". Средства ЦУС ОГ КА могут также привлекаться для решения задач АСУ КС под управлением ЦУКС[1]. -1 і 111. 1_J PC Ceres ЬХ! стжд иїн лротоголы Бортовой вычислительный комплекс (в дальнейшем БВК) должен обеспечивать выполнение следующих функций: . прием, демодуляцию, декодирование, хранение и маршрутизацию целевой информации; организацию и проведение сеансов связи с абонентами системы "Гонец - М" (обслуживание одного приемного и одного передающего устройств в диапазоне 0,2/0,3 ГГц); . организацию и проведение сеансов связи с абонентами системы "Гонец" (обслуживание тринадцати приемных и одного передающего устройств в диапазоне 0,3/0,4 ГГц); . формирование кода бортового времени и временных разверток в соответствии с требуемым протоколом обмена; защиту от несанкционированного доступа к каналам связи и к средствам управления КА; . взаимодействие с БКУ КА в части выдачи в КА разовых команд управления (РК) и приема информации телеметрических датчиков КА (ТМ-информации); . выполнение функций БЦВМ при необходимости решения задач управления КА; . хранение принимаемой от всех абонентов системы информации общим объемом до 8 Мбайт; . тестирование аппаратуры БРТК и формирование массива диагностической информации текущего состояния аппаратуры; . сопряжение с контрольно проверочной аппаратурой (КПА) для отработки штатного ПО и проведения приемо-сдаточных испытаний БВК автономно и в составе БРТК; . обеспечение заданного уровня отказоустойчивости и управление резервными аппаратными объемами БРТК[1].
Предлагаемая архитектура БВК представляет собой многопроцессорную распределенную вычислительную систему с централизованным управлением на базе современных высокопроизводительных процессорных модулей, обеспечивающих выполнение функций вторичной обработки информации и функций цифровой обработки радиосигналов. Основными особенностями рассматриваемой архитектуры БВК являются: . высокая эффективность вычислительной системы, элементы (вычислительные модули) которой выполнены на базе современного высокопроизводительного процессора, способного функционировать в условиях эксплуатации КА; . последовательный высокоскоростной мультиплексный канал связи вычислительных модулей (системный канал БВК); . дополнительный канал связи вычислительных модулей (канал управления БВК), обеспечивающий передачу массива команд управления для настройки аппаратной конфигурации БВК; . реализация функций цифровой обработки сигналов многоканального приемного устройства ресурсами БВК; . реализация функций вторичной обработки информации, в том числе функций имитостойкости разовых команд и функции; . система резервирования, основанная на базе функционального резервирования элементов БВК и резервирования "горячий - холодный" ("Г"-"X"); . высокая эффективность энергопотребления, основанная на принципах автономизации питания вычислительных модулей и организации системы «дежурного» питания в структуре БВК[19]. На рисунке 1.2 приведена функциональная схема БРТК, анализ которой позволяет в полной мере определить объем требований к БВК. Аппаратура БВК должна обеспечивать обслуживание приемных устройств БРТК в составе: . один частотный канал диапазона 0,2 ГГц (малошумящий усилитель МШУ 1 и линейная часть приемного устройства ЛЧП1); . тринадцать частотных каналов диапазона 0,3 ГГц (МШУ2 и ЛЧП2...ЛЧП13). Приемные устройства ЛЧП выполняют функции частотного преобразования RF сигналов и обеспечивают выдачу в соответствующие вычислительные модули БВК сигналов ПЧ с номиналом 455 кГц для демодуляции и декодирования цифровой информации.
Задача проектирования бортовой системы обмена информацией для «Гонец - М»
При разработке сложных технических систем, к которым, несомненно, относится и БСОИ, следует четко представлять круг выполняемых проектных работ на соответствующих этапах и уровнях с использованием определенных методов проектирования и специализированных САПР.
При создании любых сложных систем распределение работ во времени приводит к выделению различных этапов проектирования, а представления о проектируемой системе, отражающие ее существенные свойства с той или иной степенью подробности, определяют составные части процесса проектирования — уровни проектирования ].
В качестве типовых этапов проектирования используются: этап научно-исследовательских работ (технического предложения), заканчивающийся формулированием принципиальных возможностей построения системы, а также определением основных элементов структуры и ПО, физических и технических свойств проектируемой системы и т.п.; этап эскизного проектирования, на котором детально прорабатывается возможность построения системы и выполняется эскизный проект; этап технического (рабочего) проектирования, в процессе выполнения которого разрабатывается технический проект, где тщательно прорабатываются все функциональные, схемные, конструкторские и технологические решения с разработкой соответствующей документации; этап рабочих испытаний, на котором производится окончательная проверка выбранных решений по системе, а также оформляются протоколы испытаний.
Работы на этапах проектирования по форме аналогичны, для всех типов ЭВА. Однако есть специфика этапов для бортовой ЭВА и в том числе БСОИ, определяемая общими особенностями этих систем и особенностями их применения в СУ, среди которых главными являются: разнородность входящих блоков и устройств, а также абонентов СУ; работа в реальном масштабе времени; программируемая логика работы и многофункциональное назначение системы; возможность возникновения отказов, приводящих к изменению алгоритма функционирования (отказы функционирования); наличие взаимосвязанных требований по точности и скорости передачи информации.
При поэтапном проектировании после окончания каждого этапа происходит оценка основных полученных результатов путем сравнения их с требуемыми по техническому заданию (ТЗ). На этапе разработки технического предложения, как правило, оцениваются параметры обслуживания выбранном структуры. По итогам эскизного проекта определяются основные характеристики функционально-логической схемы БСОИ. Конструкторские, технологические решения, принципиальные электрические схемы системы позволяют на этапе разработки технического проекта получить все характеристики системы обмена. На этапе испытаний осуществляется окончательная проверка принятых решений и происходит определение точных значений параметров БСОИ в условиях эксплуатации.
После каждой оценки на этапах проектирования может быть выработана рекомендация корректировки ТЗ, необходимость исполнения которой решается дополнительно. При проведении оценок и составлении по ним рекомендаций дальнейших действий непосредственно учитывается специфика содержания работ на этапах проектирования БСОИ.
Уровни проектирования можно разделить на алгоритмический, структурный, функционально-логический, схемотехнический и конструкторско-технологический[6]. На алгоритмическом уровне решаются вопросы построения системы в целом, анализируются алгоритмы обмена информацией в СУ и проводятся работы по определению необходимых (а при возможности оптимальных) временных соотношений в циклограмме решения задач и обмена.
На структурном уровне ведется укрупненное рассмотрение всей системы, определяются принципы организации объекта проектирования; выбираемся архитектура с решением вопроса о распределении функций аппаратных и программных средств системы; разрабатывается структурная схема БСОИ, т.е. определяются состав структурных блоков и способы их взаимодействия (связи между блоками), а также основы построения ПО; определяются требования к параметрам основных структурных частей системы и при необходимости формируются частные ТЗ на их разработку.
На функционально-логическом уровне происходит детализация (техническая и алгоритмическая) принятых структурных решений: детализируются функции блоков структурной схемы; конкретно выбираются принципы организации устройств БСОИ, определяется необходимая функционально-логическая реализация структурных блоков и системы, характеристики которых удовлетворяют требованиям ТЗ; разрабатывается программное и микропрограммное обеспечение БСОИ.
На более низких уровнях проектирования происходит завершение разработки с оформлением принципиальных электрических схем устройств и системы в целом, конструкторско-технологических чертежей и другой документации, необходимой для начала производства системы.
На выбор методов решения задач уровней проектирования БСОИ самым существенным образом влияют особенности системы обмена, определяющие содержание работ на этапах проектирования (см. таблицу 1.1).
В общем случае на этапах проектирования решаются задачи всех уровней, но весомость этих решений различна. Так, на этапе техническою предложения решаются в основном задачи структурного уровня проектирования, на этапе эскизного проекта — задачи функционально-логического уровня. При выполнении технического проекта находят решения схемотехнического и конструкторско-технологического уровней, а на этапе испытаний осуществляется комплексная проверка принятых решений задач всех уровней.
Анализ содержания и специфики работ при проектировании БСОИ, задач уровней проектирования, а также взаимосвязанности работ по этапам и уровням показывает необходимость особого внимания вопросам разработки БСОИ на структурном и функционально-логическом уровнях, так как именно на этих уровнях (и в первую очередь на структурном) формируются решения, определяющие качество системы, содержание и направление работ на следующих уровнях проектирования. Следует отметить, что при проектировании систем на ИС, БИС, СБИС и микропроцессорах, т.е. на уровне корпусов функциональных элементов, задачи, решаемые на структурном, функционально-логическом и конструкторско-технологическом уровнях, тесно переплетены.
Построение проблемно ориентированных моделей для расчета характеристик типовых структур БСОИ
Экспериментальное проектирование выполняется по техническом) заданию(ТЗ) на проектирование бортовой системы обмена информацией К Л «Гонец-М», в которое включены следующие требования:
1. Разработать селекторный канал типа 80-20LSI для реализации быстрого обмена информацией между устройством, оснащенным последовательным интерфейсом, и управляющей ЭВМ семейства AHCi-SO.
3. Селекторный канал(СК) должен осуществлять передач) данных по шине в автономном режиме от периферийных устройств к памяти цеп гральної о процессора управляющей ЭВМ в режиме прямого доступа; центральный процессор ЭВМ инициирует обмен.
4.Тактико-технические требования. 4.2.Скорость передачи информации не менее 700 кб/с (5,6-10 бит/с); прием внешних данных по 16 разрядов параллельным или последовательным двуполярным кодом; ширина интерфейса 8 бит; максимальный объем передаваемой информации Nmur=128 кб; контрольное время обращения к абонентам 220 мс; количество адресов ЗУ ЦП 10s байт; час і о і а выдачи управляющей информации от ЭВМ не более 5 МГц.
4.3.Селекторный канал должен быть выполнен в виде автономного прибора 4.4.Конструкция СК: моноблок, печатные платы в типоразмерах базовой ЭВМ AEG-80.
4.5.0сновная элементная база типа ТТЛ-ЛС, рекомендуется использование микропроцессора типа AMD 2901.
4.6.Время контролирующих процедур не более 2 мин; время поиска и устранения неисправностей не более 20 мин.
4.7.Среднее время безотказной работы То=3000ч.; вероятность нормального функционирования РНф=0,95 за 5ч. работы; технический ресурс 5000 ч. 4.8.Диапазон рабочих температур—55...+60С. Комплекс внешних воздействии соответствует нормали HPT RPLA, Н1гГ.0.7\\ ./О( 1 74.
Условно-плановая цена 500 тыс. руб. Нумерация пункти П соответствует типовому; требования по пп. 2; 4.1; 4.9; 4.10; 5; 7 !и не приведены, так как не будут использованы при проектировании.
На основании методики анализа ТЗ, сформулируем основные данные, необходимые для проектирования методом направленного выбора: модельное представление — канал передачи информации; качественное представление (представление о системе) — быстрый селекторный канал с пропускной способностью 700 кб/с; задачи моделирования — исследование временных и надежностных характеристик.
Остальные данные, получаемые из ТЗ, будут определены в процессе дальнейшего экспериментального проектирования.
Несмотря на то, что система исходных данных (СИД) формирую і ся не и каждом цикле проектирования и к началу разработки нового изделия могуч быть уже созданы, проведем образование СИД для лучшего понимания материала.
На основании модельного представления (информации о классе систем) построим СИД структурного уровня проектирования в сокращенном виде. На первом уровне СИДсі могут располагаться следующие качественные представления: к\— канал мультиплексный автономный, С„Р=700 кб/с; к канал селекторный автономный, С„р=700 кб/с; kj — канал селекторный интегрированный с управляющей ЭВМ, С„р=900 кб/с; Ал канал мультиплексный с монопольным режимом автономный, Ср=400 кб/с. С ,,,,: :ЛЛЮ кб/с. СИДа, для графа состояний L, ,:.S :,/ (рисунок 2.5) - схема быстрого селекторного канала с микропрограммным управлением; S232 (рисунок 2.6) — схема селекторного канала с канальным процессором и местной памятью; S233 (рисунок 2.8) — модифицированная схема селекторного канала с микропрограммным управлением и рабоюй на внешнее ЗУ. На этих рисунках использованы следующие обозначения: БСТ1 блок связи с интерфейсом; ООП — схема обработки прерываний; БУК блок управления каналом; СУР — схема управления регистрами; СУП схема управления прерываниями; БАС — - блок анализа состояний; ЬС І І блок ЛІЯ Ш с внешней памятью; БМУ — блок микропрограммного управления; Б У блок-управления; БК — блок контроля. Для графа состояний g :S t (рисунок 2.7) схема мультиплексного канала с монопольным режимом без мес і ной памяш; S412 (рисунок. 2.7) —схема, имеющая два блока БСИ для работы с абонентами двух типов (цифровые и аналоговые); S4n (рисунок 2.7) — схема, в которую включены БСИ для работы с абонентами трех типов (цифровые двоичные, целочисленные, двуполярные). Для всех обобщенных структурных схем составлены дифференциальные уравнения и рассчитаны вероятносги рабочих режимов Рсост.
Алгоритмы метода многоатрибутивной поддержки принятия решений
Предлагаемый метод, фактически, переформулирует задач\ многоцелевого принятия решений, как задачу нечеткого программирования. Одним из наиболее удобных способов выражения уровней желаемости через информацию о предпочтениях является способ установления «предпочіении критериев» и рассмотрения «процента достижимости» целей при принятии той или иной альтернативы [14].
Степень желаемости для ЛПР достичь оптимального значения жиеінмі функции fi(i = 1,...,к) может быть выражена в процентах (числом в инчервале [0,100] или в стандартной ситуации [0,1]). Множество к значении предпочтений, указанных лицом принимающим решение (ЛПР) с учетом целого ряда допустимых (возможных) значений каждой целевой функции называется предпочтение критериев (preference criteria).
Процент достюісшюсти (percentage of achivement) pajj j представ тяо собой выраженный в процентах уровень /-й целевой функции, оцененный ио всему ряду возможных значений /-и целевой функции.
Далее значения предпочтений критериев и процента достижимости б\ д\ і определены через нечеткую функцию принадлежности, значение которой буде і выражать и определять степень предпочтений ЛГІР. Предлагаемый меюд базируется на концепции целевого нечеткого программирования, однако, одним из существенных отличий является учет размытой входной информации ЛПР в качестве базовой при оценке допустимости полученного решения в интерактивном режиме. Итак, для формального описания метода рассмотрим общую постановку MODM-задачи. Необходимо минимизировать тіпДх) (3.1) при ограничениях q(x) Q, (3.2) где/и q - вектор функции, имеющие кит компонент соответственно. Ограничения определяют подмножество допустимых решений (Л сі R") в пространстве п переменных. Применяя интерактивную MODM-процедуру для решения поставленной задачи, пользователь получает возможность сгенерировать конечное чисто г /. недоминируемых решений, удовлетворяющих его предпочтениям, а также сформировать множество пробных (испытательных) решений. Обозначим что множество как U=f(x\j,u=l,2 г. (3.3) Недоминируемой точкой, назовем точку х є X, если не су тест в\ сі ни одного х еХ, для которого /( ) МХ) и fj(X) fj(x) , гДе / j Критериальный вектор в недоминируемой точке неулучшаем и наоборот, каждому неулучшаемому критериальному вектору соответствует некоторая недоминируемая точка. Из этого множества необходимо отобрать наилучшее компромиссное решение с тем, чтобы согласовать все цели ft. Следующие (А+1) критериев отбора C(i), /- и С(к+1) могут оказать существенную помощь при отыскании такого компромиссного решения. C(i): 0 рс, ра 100, W= /, 2 к, где ра,— процент достижимости для /-и целевой функции, ре/ —предпочтительность і-го критерия, ре-, устанавливаются экспертом. С(к+!):0 (рс?гра) Е,, где ра8,- — "глобальный" (максимальный) процент достижимости для /-и целевой функции, который может быть рассчитан в результате решения следующей оптимизационной задачи к тах]Гра,, (3.4) F /=i ГДЄ F— ПОДМНОЖеСТВО ДОСТИЖИМЫХ Целей, Определяемое ДОП\СЛ!\]Ь!М подмножеством X, Eg — максимальное неотрицательное значение разности между суммой глобальных и действительных процентов достижимости по всем к целям. устанавливаемое ЛПР. Наиболее предпочтительное решение должно одновременно удовлетворять требованиям (к+1) критериев отбора C(j), j --/,2 А /. )m критерии отбора могут формулироваться как высказывания ЛПР относительно уровня желаемости для целевых функций. Это означает, что при отыскании компромиссного решения пробный шаг будет сделан таким образом, чюоы достичь процента желаемостира,- по каждой из целевых функций /.. . причем ли значения должны быть лучше (или эквивалентны) установленном) ЛІР уровню в виде предпочтения критериев/?,.
Наилучшее компромиссное решение будет ожидаться в такой точке, в которой сумма действительных процентов достижимости целевых функций отличается от суммы глобальных на наибольшее неотрицательное Ек. Иначе, глобальный процент достижимости представляет собой «идеальную іичк\/ , координаты которой соответствуют оптимальным значениям всех целевых функций.
Рассмотрим "fuzzy"-интерпретацию предлагаемого подхода. Определим концепцию нечетких целей и функций принадлежности, соединяя их классическое понимание с понятиями предпочтения кригсриев, прицеп і а достижимости, недооценки целей, которые и предлагаются в качестве удобных компонент разрабатываемой MODM-процедуры для выражения );\чшеп желаемости целей проектировщика.
Будем рассматривать {к+\) подмножеств V; множества U испытательных недоминируемых решений, которые определим следующим образом: для j=l, 2, ....к Uj {f(x u) Paj(f(x и))удовлетворяет C(j)} Uk+i={f(x J- Paj(f(x и)). /-, удовлетворяет С(к+ l)j Далее установим, что недоминируемые решения являются злемеша.ми нечеткого множества. Будем считать некоторое решение. фмікшія принадлежности которого близка к 0, слабо желаемым, если же оліика к !. і и сильно желаемым. Также мы можем определить (к+1) нечетких целей, которые оудуі представлять собой размытые множества, соответствующие функции принадлежности которых будут определены следующим образом.
