Russia, Pskov, Pskov polytechnical institute SPbGTU, e-mail: belov@ppi.psc.ru

The work is devoted to questions of organization of a three-level hierarchical control system of an intellectual complex for physical-mathematical modeling (PhMM) of complicated information systems. In work the common system description of process of functioning of a hierarchical control system of a complex PhMM in language of the theory of sets also is submitted.

Россия, Псков, Псковский политехнический институт СПбГТУ,

e-mail: belov@ppi.psc.ru

Работа посвящена вопросам организации трехуровневой иерархической системы управления интеллектуальным комплексом физико-математического моделирования (ФММ) сложных информационных систем. Приведено общесистемное описание процесса функционирования иерархической системы управления комплекса ФММ на языке теории множеств.

Одним из эффективных методов исследования сложных информационных систем является метод физико-математического моделирования (ФММ). При ФММ отдельные элементы исследуемого объекта воспроизводятся с полным сохранением их физической природы, другие — с частичным (средства имитации внешних сигналов и помех), третьи — на основании их математических моделей (система управления). Наличие большого числа разнородных задач моделирования, больших объемов перерабатываемой информации приводит к необходимости разделения функций и органов управления, в результате чего система управления комплексом ФММ приобретает иерархический вид. Наиболее распространенной при этом является трехуровневая структура управления (рис.1), организация которой базируется на принципах построения традиционных иерархических систем управления [2] и характеризуется следующими функциональными особенностями:

1. Центральный орган управления реализует функции интеллектуального центра регулирования, обеспечивает постоянное наблюдение за комплексом ФММ, сравнение полученных при этом сведений с моделями поведения комплекса, хранящимися в базе знаний, принятие соответствующих решений.
2. Чем выше уровень управления, тем больше степень неопределенности информации о состоянии системы, что накладывает определенные требования к “интеллектуальным” способностям управляющих органов. Органы управления 0-го уровня имеют максимально широкие интеллектуальные возможности, содержат в своем составе динамические экспертные системы, базы знаний, системы накопления данных о результатах моделирования (системы “самообучения”) для последующих анализа и коррекции моделирующих алгоритмов, реконфигурации структуры комплекса. Органы управления среднего звена также обладают некоторыми зачатками “интеллектуализации”, такими как автономность (в ограниченных пределах) формирования регулирующих воздействий по заданным программным моделями, способность к адаптации к сигналам внешней обстановки и т.п. Наконец, органы регулирования нижнего уровня имеют невысокие “интеллектуальные” способности в силу ограниченности решаемых с помощью них функций и задач.
3. На каждом уровне иерархии системы управления комплекса ФММ имеется свой класс решений, которые необходимо выбрать по итогам работы подсистем нижних уровней. Эти уровни принятия решений следующие:

• 2-й.уровень: выбор способа действия в соответствии с исходной информацией о параметрах моделируемых сигналов и программных воздействий уровня 1;
• 1-й уровень: адаптация к сигналам внешней обстановки, параметрам рабочего сигнала исследуемых систем и т.д.;
• 0-й уровень: взаимоогранизация комплекса ФММ — структуры, состава математического обеспечения, сценариев и программ экспериментов, схем поведения комплекса ФММ в различных модельных ситуациях.

В системе имеют место два вида вертикального взаимодействия между подсистемами различных уровней.

интеллектуальным комплексом ФММ.

Первый — это передача командных сигналов сверху - вниз и он включает:

1)Управляющие команды от локальных органов к управляемым объектам ;

2) Корректирующие воздействия от органов управления среднего звена к нижестоящим локальным центрам ;

3)Координирующие сигналы от центрального органа управления к системам управления первого уровня .

Второй вид вертикального взаимодействия обеспечивает передачу информационных сигналов снизу - вверх о состоянии нижестоящих подсистем.

Кроме того, на верхнем уровне управления наблюдаются горизонтальные взаимодействия, основными из которых являются взаимодействия центрального органа управления с динамической экспертной системой D₀, которая обеспечивает подготовку вариантов управленческих решений на основании данных, поступающих: 1) из центров управления 1-го уровня; 2) из экспертной базы знаний B₀, содержащей модели сигнально-помеховых и пространственно-временных ситуаций, воспроизводимых в комплексе ФММ на входах исследуемой систем; 3) из блока автоматизации экспериментальных исследований A₀, определяющего и формирующего программу проведения испытаний в комплексе ФММ.

Введём следующие обозначения: — множество внешних сигналов (реальных сигналов исследуемой системы) для объектов управления — моделирующих модулей; — множество моделируемых сигналов; — множество локальных регуляторов в моделирующих модулях, обеспечивающих формирование сигналов , воспроизводимых в комплексе ФММ;— множество управляющих сигналов; — множество информационных сигналов от органов регулирования моделирующих модулей; — множество корректирующих сигналов; — множество информационных сигналов от 2 - го уровня; — множество координирующих сигналов; — множество информационных сигналов от 1-го уровня; — множество планов и программ проведения экспериментальных исследований в комплексе ФММ; — множество моделей, схем и других описаний имитационных ситуаций, воспроизводимых в комплексе ФММ; — множество вариантов управленческих решений.

Используя методику, приведенную в работе [1]. опишем процесс функционирования трехуровневой иерархической системы управления интеллектуального комплекса ФММ на языке теории множеств.

Так, управляемый процесс в объектах можно задать в виде отображения:

, ( 1 )

где и причём — множество управляющих сигналов для -го объекта управления в- й группе.

Модель функционирования локальной системы управления записывается в виде отображения:

. ( 2 )

Работа органа управления задаётся отображением:

, ( 3 )

где , .

Модель координатора выглядит следующим образом:

, ( 4 )

где — реакция динамической экспертной системы , определяемая как:

, ( 5 )