Введение к работе
Актуальность проблемы. Настоящая работа посвящена разработке
:оретических основ, методологии и программно-математического обеспечения
правлением сложных объектов, характеризуемых высокой степенью
^определенности исходных данных, конфликтностью объектов и субъектов систем
правления. К таковым можно отнести: сортировочные горки, погрузочно-
азгрузочные площадки, процесс движение поездов по участку пути и пр. В
осьмидесятые годы это направление исследований было рассмотрено в области
селезнодорожного транспорта в работах В.Н. Иванченко, Н.Н. Лябаха, Ю.А. Мухи,
сновой которого явилось требование, исключить человека из контура управления.
'о есть, осуществлялась попытка создания автоматических систем управления
ібьектами железнодорожного транспорта. Человек рассматривался как источник
іеполного, субъективного знания и предполагалось решение вопроса на основе
:оздания адекватной математической модели, а также полной и достоверной
;истемы информационного обеспечения процесса. Однако ожидания разработчиков
і практиков, обеспечивающих автоматизацию процессов, в полной мере в эти годы
те сбылись. Практика функционирования показала, что существующие средства
івтоматизации и наше представление об исследуемом процессе объективно не
позволяют избежать неопределенности в процессах принятия решений при
управлении сложными технологическими процессами.
Принципиальный подход к созданию технических систем управления, предлагаемый в данной работе, является подход, при котором человек становится главным, не только с точки зрения целей и значения системы управления, но и с позиций функционирования деятельности человека в системе управления, чтобы он был не над системой, а внутри нее, со своими знаниями, опытом, интуицией.
В контуре управления человеку приходится взаимодействовать с технической системой управления. Свойство противоречивости сложной системы, приводит к антагонизму субъектов и объектов управления, которое выделяли в своей работе
«Системотехника» (1985) В.В, Дружинин и Д.С. Конторов. С одной стороны субъект управления - человек участвующий в процессе управления характеризуется неоднозначным поведением, и с другой, объекты управления характеризующиео свойствами, которые могут определяться различными априори неизвестньші состояниями т.е<, человек находится в «конфликте» с системой управления.
Такое рассмотрение контура управления требует разработки новой схемь принятия решения учитывающей как наличие антагонистических интересов сторон так и опыт, знания человека участвующего в процессе принятия решения. Таки? образом, интеллект человека, согласно предлагаемого подхода встраивается : синтезированную систему управления.
Теоретические и практические предпосылки создания такого механизм принятия решения составили фундаментальные и прикладные исследования учены различных областей знаний Дж. Фогеля, Г.С. Поспелова, Л.А. Расгригина, В.Е Дружинина, Д.А. Поспелова, ЯЗ. Цьшкина, А.Г. Ивахненко, Д. Блекуэлла, IV Гиршика, Р.Д. Льюса, X. Райфа, В.Ф. Крапивина, В.В. Розена, Э. Мушика, Г Мюллера, Дж. Ту, Р. Гонсалеса, И.И. Елисеевой, В.О. Рукавишникова, Л. Заде, AT Мелихова, Л.С. Берштейна и др. Эти исследования позволяют моделироват взаимодействия людей между собой и человека с техническими системам управления в рамках методов искусственного интеллекта, теории игр, теори распознавания образов, теории нечетких множеств.
Актуальность теоретических и практических разработок схемы принята решения в системах управления также подтверждается многоцелевой деятельность человека (прием, переработка информации, анализ возникших ситуаций в системі управления, процесс принятия необходимого решения по управлению) в условш дефицита времени на принятие решений, неполноте и противоречивости исходнь данных, наличия множества альтернатив.
Основой диссертации явились исследования, которые выполнялись в рамк; научно-исследовательских работ с Ростовским Филиалом научн исследовательского института автоматизации на железнодорожном транспорте (Р ВНИИЖА), Краснодарским отделением СКЖД, научио-исследовательскг институтом акушерства и педиатрии (НИИАП).
Работа выполнялась на кафедре «Вычислительная техника и АСУ»
(ВТ и АСУ) РГУ ПС.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка моделей и методов принятия решений в условиях неопределенности, возникающей при конфликтном взаимодействии человека с технической системой управления. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
разработка способов определения элементов матрицы полезности,
отражающей взаимодействие человека и технической системы, на основании
обработки экспертной информации; разработка соответствующего математического
аппарата; -
разработка способов выделения эталонных ситуаций;
исследование методов отбора признаков ситуаций, формирование признакового пространства;
разработка метода определения законов распределения признаков ситуаций;
разработка идентификации меры близости (параметрической и структурной), введенного признакового пространства ситуаций;
разработка алгоритмов выделения эталонных ситуаций, с введением основных определений эталона, расстояния от точки до класса, порога;
разработка адаптивного подхода к выделению эталонных ситуаций;
разработка программы имитационного моделирования, обеспечивающая проверку теоретических выводов и предложений диссертационной работы;
решить с помощью разработанных подходов и методов ряд практических задач.
Методы исследования базируются на использовании теории распознавания образов (ТРО), методов линейного программирования, методологии теории игр с «природой», теории вероятности, математической статистики, экспертного анализа, теории нечетких множеств. Кроме аналитических методов исследования использовалось имитационное моделирование на ЭВМ, проводились эксперименты на системах управления железнодорожного транспорта и других сложных объектах. - .. .
Основные положения, выносимые на защиту следующие:
6 принципы построения схемы принятия решения в условиях
«конфликта» между технической системой управления и человеком, принимающим
решение по управлению этой системой, на теоретико-игровом подходе;
методика расчета лингвистически заполненной матрицы полезности;
новый подход к идентификации меры близости;
новый подход к определению законов распределения признаков ситуаций, основанный на идеи теории распознавания образов;
новый алгоритм выделения эталонных ситуаций методами теории распознавания образов;
решение проблемы адаптации системы управления в условиях динамичности, нестационарности.
Научная новизна. Основным научным результатом диссертации является разработка теоретических основ и принципов построения схемы принятия решений в контуре управления технических систем с привлечением интеллекта человека, как элемента этой системы.
Принципиальный вклад в развитие исследований в области создания схемы принятия решения в условиях конфликта субъектов и объектов управления составляют:
-
методика расчета матрицы игры, с помощью которой интеллект человека встраивается в систему управления;
-
разработка программно-математического обеспечения структурной и параметрической идентификации меры, введенного признакового пространства состояний среды и стратегий лица, принимающего решение, которое позволяет повысить адекватность и точность классификации;
-
разработка метода определения законов распределения значений признаков ситуаций, на основе теории распознавания образов, который является наиболее наглядным и позволяет делать сравнительный анализ принадлежности различным законам исследуемой случайной величины; ' ' ~
-
введение, в рамках рассматриваемых задач, основных определение теории распознавания образов (эталона, расстояния от точки до класса, порога и др) обеспечивающих механизмы классификации ситуаций конфликтующих сторон;
5) разработка схемы управления с учетов степени важности
талонных ситуаций и коррекции решающего правила классификации, в условиях іинамичности, нестационарности.
Достоверность полученных рез у ль г а т о в годтверждается совпадением теоретических и экспериментальных исследований, имитационным моделированием на ЭВМ, публикациями, апробацией на научных конференциях и семинарах, результатами внедрения научных исследований.
Практическая ценность. Разработанные подходы и методы сличаются универсальностью и могут быть использованы в различных отраслях. Результаты проведенной работы позволили:
разработать систему управления торможением отцепами на ;ортировочной горке на основе теории игр, позволяющей учитывать конфликтность і неопределенность исходных данных;
разработать методологию проектирования устройства очистки призмы келезнодорожного полотна;
разработать алгоритм классификации состояния детей преддошкольного зозраста, перенесших перинатальную гипоксию в 1-ом полугодии жизни;
Результаты исследования используютсяг также в учебном процессе в области принятия решений в условиях конфликта.
Необходимая часть алгоритмов реализована на ЭВМ.
Результаты диссертации были внедрены в научно-исследовательских разработках, проводимых в РФ ВНИИЖА, Краснодарском отделении СКЖД, НИИАПе. Кроме того, материалы диссертации использованы в учебном процессе Майкопского государственного технологического института по курсу «Прогнозирование и планирование в условиях рынка». Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на юбилейной научно-технической конференции РГУ ПС (Ростов-на-Дону, 1996); на V-ой Международной конференции женщин-математиков «Математика. Экономика» (Ростов-на-Дону, 1997); на Vl-ой Международной конференции женщин-ліатематиков «Математика. Образование.
Экономика» (Чебоксары, 1998); на второй научно-практаческо
конференции Майкопского государственного технологического институт «Экономика, менеджмент, финансы и кредит» (Майкоп, 1997г.); на 1-0 Всероссийской конференции «Информатизация педиатрической науки и практики (Екатеринбург,1998г.); на научных семинарах кафедры «ВТ и АСУ» РГУ ПС «Менеджмента» МГТИ.
Публикации. Результаты теоретических и экспериментальны исследований нашли свое отражение в 10 печатных работах. Издано учебнс пособие.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введени: четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Общи объем диссертации - 196 страниц, основного текста - 128 страниц, включая 1 рисунков, 11 таблиц и 11 страниц списка литературы.
