Структурный анализ ИСУ, спроектированных на основе ОБЗ
С помощью случайного поиска и методологии естественного отбора (на основе структуры ГА) были промоделированы различные варианты робастных БЗ. Сформированные робастные БЗ позволяют осуществлять управление сложными ОУ в условиях неопределенности информации о внешних возмущениях на ОУ и изменениях задающих сигналов (целей управления). Робастность законов управления достигается за счет введения векторных функций пригодности ГА, содержащих в качестве одной из компонент физический принцип минимума производства обобщенной энтропии как в ОУ, так и в интеллектуальном регуляторе. Такой подход позволяет: 1) осуществить принцип проектирования оптимальной ИСУ с максимальным уровнем надежности и управляемости сложным ОУ в условиях неопределенности исходной информации; 2) сократить до требуемого минимума необходимое количество датчиков сбора и передачи информации, как в контуре управления, так и в измерительной системе без потери точности и качества управления.
Робастность ИСУ, полученная на основе такого подхода, требует минимума исходной информации, как о поведении ОУ, так и о внешних возмущениях. Система моделирования и проектирования структур ИСУ разработана на основе ОБЗ типа «ГА – ОБЗ – Нечеткий ПИД–регулятор» (см. Таблица 3.1, позиция 5).
Анализ структур существующих САУ позволил выбрать в качестве базовой, традиционную САУ с применением ПИД-регулятора. Такая структура объединяет в себе максимальное количество критериев качества управления, т.е. устойчивость, точность управления и управляемость, гарантируя определённый (минимальный) уровень робастности. Используя физический закон управления, связывающий эти критерии качества управления, можно разрабатывать ИСУ, удовлетворяющие указанным критериям качества управления.
За счёт введения и взаимодействия ГООС и ИГОС реализован принцип не разрушения нижнего уровня управления в соответствии с иерархией (приоритетом) уровней качества управления (см. рис.3.4). Тем самым было определено узкое место в структуре ИСУ, которым является процесс формирования и проектирования БЗ НР. Для решения данной задачи была разработана технология проектирования БЗ под обоснованную единую структуру ИСУ.
Как следует из Таблицы 3.1 (позиция 5) достоинстваданного структурного уровня ИСУ заключаются в том, что ИГОС позволяет осуществить построение БЗ НР на основе объективного извлечения знаний из динамического поведения ОУ и самого НР. При этом за счёт использования соответствующей функции пригодности ГА (типа скорости производства энтропии, как физического критерия оптимизации и т.д.) появляется возможность оптимизировать структуру самой БЗ. ИГОС даёт возможность одновременно охватить новые уровни качества управления и элементы самоорганизации. Введение такого уровня качества управления, как обучение, позволяет повысить робастность управления, его устойчивость и совместно с адаптацией, снизить требования к количеству исходной информации о внешних условиях ОУ. Кроме того, за счёт процесса обучения возможно снизить требования к необходимым энергозатратам (потери полезного ресурса), как в ОУ, так и в структуре традиционного ПИД-регулятора.
Введение ИГОС позволяет извлечь ценную информацию из открытой системы «ОУ + традиционный регулятор».
Для того, чтобы повысить уровень робастности был разработан соответствующий инструментарий позволяющий формировать БЗ НР для увеличения количественных мер и частных критериев качества управления.
Таким инструментарием является ОБЗ для формирования и проектирования робастных структур ИСУ.
Для робастных структур САУ может быть доказан физический принцип управления, позволяющий объединить и найти в аналитическом виде соответствие между требуемым уровнем устойчивости, управляемости и робастности управления. Это позволяет определить необходимый уровень интеллектуальности САУ в зависимости от сложности конкретной проблемы управления.