Динамик объектларни автоматик бошқариш тизимлари учун экспертли ростлагич

Динамик объектларни автоматик бошқариш тизимлари учун экспертли ростлагич

Илм-фан ва техниканинг ривожланишининг ҳозирги замон босқичининг ўзига хос хусусиятларидан бири яратилаётган ишлаб чиқариш механизмлари, жараёнлари, технологиялари ва тизимларининг сифати ва ишончлилигига қўйиладиган талабларнинг тезкорлик билан ортиши билан боғланади. Шунга қарамасдан, лойиҳалаш ва бошқаришнинг асосий тамойиллари ва инструментлари етарлича бўлмаган суръатлар билан ривожланмоқда ва аксарият ҳолларда тизимни синтезлашнинг бутун оғирлигини ишлаб чиқувчининг зиммасига юклаш билан анъанавийлигича қолмоқда.

Яратилаётган тизимларнинг мураккаблашуви ва уларни яратиш ҳамда уларга хизмат кўрсатишга нисбатан бугунги кунда қўлланилаётган ёндашувлар ўртасидаги зиддиятларни ҳал қилиш автоматик бошқариш тизимлари (АБТ) назариясининг асосий вазифаларидан бирини ташкил қилади. Мазкур муаммо тизимнинг ҳолати ва унинг фаолият кўрсатиши тўғрисидаги мавжуд маълумотларнинг тўлиқ эмаслиги шароитларида фақатгина АБТ нинг оптимал тавсифлари ва параметрларини йўналтирилган қидиришни таъминлаш имконини беришни эмас, балки иш жараёнида уларнинг ўзгаришини назорат қилишни ҳам ўз ичига олади. АБТ ларни яратишга нисбатан тубдан янги ёндашувларни қўллаш тизимларни ишлаб чиқиш муддатларини қисқартириш зарурати, шунингдек уларнинг сифати ва ишончли фаолият кўрсатишига қўйиладиган талабларнинг қаттиқлиги билан шартланади.
Ҳозирги кунда унда қайтар боғланиш тамойилидан фойдаланилмайдиган юқори сифатли АБТ ни тасаввур қилиш қийин. Қайтар боғланишлар тизимга талаб қилинадиган хусусиятларини беришнинг муҳим воситаларидан бири бўлиб ҳисобланади. Бундан ташқари, мураккаб техник объектлар учун замонавий АБТ ларни ривожлантиришнинг асосий тенденциялари қаторига қайтар боғланишларнинг янги турларини яратиш ҳам киради.
Интеллектуал қайтар боғланишни ўз ичига оладиган тизимнинг соддалаштирилган схемаси 1-расмда келтирилган, бу ерда g – топшириқ сигнали, e – бошқаришдаги хато, u – бошқариш сигнали, y – бошқариладиган объектнинг чиқиши. Бу ерда асосий бошқариш контури (ростлагич – бошқариладиган объект (БО)) билан бир қаторда интеллектуал контур ҳам мавжуд, у қуршаб турувчи муҳит ва бошқариладиган объектнинг тавсифлари ўзгарган тақдирда ростлагичнинг коэффициентларини автоматик тарзда ўрнатади.

1-расм. Интеллектуал бошқариш тизимининг умумлаштирилган тузилиш схемаси.
Интеллектуал бошқариш тизимини (ИБТ) қуриш вариантларидан бири тиббиёт, геология ва бошқа шу кабиларда етарлича кенг тарқалишга эга бўлган экспертлик тизимлари (ЭТ) технологиясини қўллашга асосланади. [7]/ Мазкур ишда ЭТ технологияси базасида роботли ИБТ ни яратиш концепцияси кўриб чиқилган. Унда таклиф қилинган экспертлик регулятори [8] бошқариладиган объект фаол тарзда ўз-ўзини ташхислашини амалга ошириши учун мўлжалланган, бундай ташхислаш, биринчидан, унинг параметрларининг ўзгаришларини таҳлил қилиш асосида бошқариладиган объектда мумкин бўлган носозликларни аниқлашни, иккинчидан, аниқланган четлашишларни билимлар базасидан фойдаланиш билан контроллернинг коэффициентларини ўйланган тарзда ростлаш ёрдамида компенсациялашни ўз ичига олади.
Умумий ҳолатда ЭТ [10] деганда конкрет предмет соҳасидаги билимлар асосида мантиқий хулосалар қилишга қодир бўлган ва маълум бир масалаларни ечишни таъминлайдиган интеллектуал дастур тушунилади. Гарчи ҳозирги кунгача яратилган аксарият ЭТ лар конкрет амалий масалани ечишга қаратилган специфик структурага эга бўлсада, уларнинг тузилишининг асосий умумий таркибий қисмларини ажратиш мумкин.
2-расмда унинг структуравий элементлари қуйидаги функцияларни бажариши лозим бўлган ЭТ нинг базавий структураси кўрсатилган:

• 
  бошқариладиган объект бўйича конкрет билимларни тақдим қилиш, бу функцияларни амалга ошириш учун маълумотлар базаси (МБ) деб аталадиган механизмдан фойдаланилади;
  
• 
  конкрет предмет соҳасидаги билимларни тақдим қилиш ва уларни бошқариш: бу функцияларни амалга ошириш учун билимлар базаси (ББ) деб аталадиган механизмдан фойдаланилади;
  
• 
  билимлар базасида мавжуд бўлган билимлар асосида мантиқий хулоса чиқариш, бу механизм мантиқий хулосалар механизми (МХМ) деб аталади;
  
• 
  фойдаланувчига жавобларни тўғри узатиш учун фойдаланувчининг интерфейси;
  
• 
  экспертдан билимларни олиш, билимлар базасини қўллаб-қувватлаш ва зарурат бўлганда уни тўлдириш; бу функциялрни амалга оширадиган механизм билимларни олиш модули деб аталади;
  
• 
  хулосалар қилиш, бу хулосаларга илова қилинадиган шарҳларни тақдим қилиш, уларнинг асосларини тушунтириш: бундай механизм маслаҳатлар ва тушунтиришлар модули деб аталади.
  

.
2-расм. Экспертлик тизимининг тузилиши.

2-расмда кўрсатилган асосий элементлар ҳар қандай ЭТ га мос келади, бироқ бошқарувчи ЭТ (яъни, моҳиятига кўра ЭР) бир қатор специфик талабларни қаноатлантириши лозим, улардан асосийлари қуйидагилар бўлиб ҳисобланади:

• 
  ихчамлик, яъни уларда ЭР амалга ошириладиган қурилмаларнинг кичик оғирлик-ўлчам тавсифларида билимлар ва маълумотларнинг катта ҳажмлари билан операциялар бажариш имконияти;
  
• 
  қайишқоқлик, яъни махсус қайта қуришларсиз кўриб чиқилаётган предмет соҳасидаги билимларнинг турли бўлимларига мурожаат қила олиш ва уларда бошқаришнинг мақсадларини қаноатлантирадиган ечимларни самарали қидиришни амалга ошириш қобилияти;
  
• 
  ишончлилик, яъни қуршаб турувчи муҳит тўғрисидаги билимлар тўлиқ бўлмаган шароитларда бошқариш тизимининг самарали фаолият кўрсатишини таъминлаш қобилияти.
  

Бундан ташқари, ЭР реал вақт кўламларида бошқариш жараёнларини амалга ошириш учун зарур бўладиган тезкорликка эга бўлиши лозим.
ЭР га нисбатан санаб ўтилган талабларни ҳисобга олиш билан ЭР нинг 3-расмда кўрсатилган архитектураси ишлаб чиқилган.

3-расм. Экспертлик ростлагичининг архитектураси.

ЭР нинг ишлаши шартли равишда учта босқичга ажратилади.

Биринчи босқичда АБТ ни лойиҳалаш масалалари ҳал қилинади:

• 
  бошқариладиган объект моделининг тўғри келадиган структурасини танлаш;
  
• 
  берилган структура бўйича норекуррент идентификациялаш услублари асосида моделнинг параметрларини аниқлаш;
  
• 
  бошқариш қонунини танлаш;
  
• 
  бошқариш қонунининг параметрларини дастлабки шайлаш;
  
• 
  фойдаланувчи томонидан берилган сифат критерийси бўйича оптималлаштириш процедуралари ёрдамида бошқариш қонунининг параметрларини якуний синтезлаш.
  

Ўтиш жараёнининг сифат кўрсаткичлари кенглигида (келгусида – сифат кенглигида) тизимни лойиҳалашнинг юқорида санаб ўтилган барча вазифаларни ҳал қилиш натижасида “ишчи” нуқта аниқланади.
Иккинчи босқичда тизим модели параметрларининг тизимни лойиҳалаш босқичида олинган “ишчи” нуқта атрофида ўзгаришларига ўқитиш вазифаси ҳал қилинади. Бу ерда тизимнинг динамик хусусиятлари тўғрисидаги эмпирик билимлар шаклланади:

• 
  бошқариладиган объектнинг функционал ўзига хос хусусиятлари тўғрисидаги билимлар (бошқариладиган объект модели параметрларининг ўзгариши билан тизимнинг сифат критерийси параметрлари ўртасидаги сифат боғланиши);
  
• 
  ростлагичнинг функционал ўзига хос хусусиятлари тўғрисидаги билимлар (бошқариш қонуни параметрларининг ўзгариши билан сифат критерийси параметрлари ўртасидаги сифат боғланиши).
  

Учинчи босқичда кечаётган жараёнларни узлуксиз кузатиб бориш содир бўлади ва фаолият кўрсатаётган тизимнинг фаол тарзда ўз-ўзини ташхислаши масалалари ҳал қилинади, бу масалалар қуйидагиларни ўз ичига олади:

• 
  датчиклардан олинган жорий ўлчаш маълумотларига ишлов бериш;
  
• 
  таҳлилий услублар билан ҳам, бошқариладиган объектнинг динамик хусусиятлари тўғрисидаги эмпирик билимлар асосида ҳам тизимнинг параметрларининг ўзгаришларини баҳолаш;
  
• 
  ростлайдиган қурилманинг параметрларини коррекциялаш;
  
• 
  бажарилган коррекциялашни баҳолаш;
  
• 
  бошқариш қонунини ўзгартириш (зарурат бўлган тақдирда).
  

Босқичлар орасида ЭР нинг ишлашини танлаш мазкур ишда супервизор деб аталувчи махсус диспетчерлик дастурига киритилган қоидалар асосида амалга оширилади.
3-расмдан кўриниб турганидек, ЭР нинг архитектурасига ҳар қандай ЭТ да мавжуд бўладиган блоклардан ташқари алгоритмлар базаси (АБ) ҳам киритилган. У бошқариладиган объектнинг параметрларини идентификациялаш ва ростлагичнинг коэффициентларини синтезлаш учун зарур бўладиган турли ҳисоблаш алгоритмларини ўз ичига олади.
Ҳар қандай экспертли тизимни яратишда асосий муаммо экспертизанинг етарлича тор соҳасида билимлар базасини ишлаб чиқиш бўлиб ҳисобланади, буни икки босқичда ҳал қилиш мумкин: биринчи босқичда предмет соҳаси тўғрисидаги экспертлик билимлари шакллантирилиши ва тузилмалаштирилиши, иккинчи босқичда сунъий интеллект ёрдамида бу билимларни тақдим қилиш шакллантирилиши лозим. ЭР – бошқаришда ЭТ дан фойдаланиш соҳасида янги йўналиш бўлганлиги сабабли, бу ерда предмет соҳаси – бошқариш назарияси соҳасида билимлар базасини ишлаб чиқиш асосий роль ўйнайди.
Назарий билимлар предмет соҳасида фойдаланиладиган асосий тушунчаларни ва тушунчалар ўртасидаги боғланишларни аниқлаш учун фойдаланиладиган муносабатларнинг хусусиятларини ўз ичига олиши сабабли, мазкур ишда назарий билимларга тизимга бериладиган кирувчи ва қўзғатувчи сигналларнинг диапазонлари, аппроксимациялаш моделининг тартиби, тартибга солиш қонуни, бошқариш контуридаги ночизиқли элементлар, бошқариш тизимини идентификациялаш ва синтезлаш алгоритмларидан самарали фойдаланиш соҳалари тўғрисидаги билимлар ҳам киради.
ЭР тўғрисидаги эмпирик билимлар тизимнинг параметрларининг тагкенглиги ва ишчи нуқтанинг (синтезлашда олинган) атрофида ўтиш жараёнининг тўғридан-тўғри сифат кўрсаткичлари тагкенглиги ўртасидаги сифат боғланиши тўғрисидаги маълумотларни ўз ичига олиши лозим.
Мазкур ишда АБТ ЭР ни ишлаб чиқишда олинган асосий натижалар келтирилади. Келтирилган билимлар ўқишнинг эришилувчанлигини таъминлаш мақсадида қоидалар кўринишидаги табиий тилда тақдим қилинади, бу қоидаларнинг структураси сунъий интеллектнинг маҳсулот тизимлари учун қабул қилинган. Амалда ЭР нинг ишлаб чиқилган версиясини дастурий амалга оширишда билимлар тузилмалаштирилган ва Пролог тилида сиқилган шаклда тақдим қилинган ва мазкур мақолада келтирилмайди.