Реализация синергетических принципов на аппаратных средствах нейрокомпьютеров

Реализация управляющей системы при синергетическом подходе

Синергетические системы обладают двумя основными свойствами.

1.В процессе самоорганизации и и образовании равновесных точек (аттракторов),как правило происходит уменьшение числа степеней свободы системы. Соответственно уменьшается количество описываемых ее перемещений (перемещений в n-мерном пространстве).

2.Для целого класса различных начальных условий в установившимся режиме (при t стремящимся к бесконечности), система выходит на одно и тоже решение.

Эти основные закономерности самоорганизации позволяют перейти к конструированию искусственных активных сред. В этих средах процессы самоорганизации приводят к образованию требуемых структур. Математический анализ набора особых решений сложной технической задачи не необозрим. Поэтому применяют методику описания локализованных процессов в окрестностях бифуркационных значений отдельных параметров.

Все это делает выполнение моделирования с использованием активных вычислительных сред и нелинейных систем. Реализация управляющей системы производится на основе компьютерных сетей.

Применение аппаратных средств нейрокомпьютеров позволяет построить пространственно-временную модель объекта с учетов его внутренней структуры и обмена энергией и информацией с его внешней средой.

* Замечание: формирование даже начального варианта структуры является далеко не тривиальной задачей. Исходная информация имеет вид дифференциальных уравнений, которые характеризуют объект. Эти уравнения содержат переменные состояния объекта, входные величины и величины, отражающие влияние внешних возмущений. Классическая постановка задачи идентификации (определение структуры и коэффициентов уравнение) не является основной для синергетического подхода. Внешние воздействия (возмущения) необходимо включить в систему. Для этого представляют воздействие как решение дополнительных дифференциальных уравнений.

Затем формулируют соотношения между исходными уравнениями состояния и дополнительными уравнениями. Решение этой задачи базируется на предложениях волновой формы возмущений и представлении этой модели в форме дифференциальных уравнений системы. В итоге получается расширенная система В этой расширенной системе носителями энергии служат входные управляющие воздействия. К системе можно применить условия направленной самоорганизации в соо тветствии с поставленной целью управления.

Целями является набор выполняемых условий, которые описываются некоторыми инвариантами (энергетическими, технологическими, электромагнитными). Сам поиск модели объекта базируется на сходств процесса самоорганизации и обучения моделируемой системы. Процедура обучения реализуется в компьютерных нейронных сетях и состоит в генерации прототипа. При этом прототип подвергается различным случайным модификациям до достижения приемлемого соответствия заданным критериям.

Синергетический подход к получению модели объекта, реализованный на совокупности слабосвязанных объектов или подсистем позволяет избежать динамической неустойчивости.

Динамическая неустойчивость наблюдается в сложных системах с централизованным управлением.

Упрощенная структурная схема цифровой САУ с применением синергетических методов.

Х- переменное состояние, описывает состояние уравнения. В результате этих воздействий и еще внешних возмущений g объект будет как-то реагировать и менять свое состояние. В результате у объекта появляется какая-то реакция y. для создания 4пу создается вычислительная среда с входным и выходным интерфейсами. С помощью АЦП аналоговая информация y превращается в цифровую. По каждому у есть свой датчик (того, что требуется в технологическом процессе, например температура и т.п.- тоже аналоговая информация)- ставим еще один АЦП и анализирующее устройство. Это устройство анализирет уже цифровую информацию о истинном состоянии. Результат анализа направляется в вычислительную сред для дальнейшего процесса обработки.

Организовывается еще один АЦП и сигналы с вешних возмущений- всего их f-передаются на АЦП и вычислительную среду. В результате решения по вектору y на исполнительное аналоговое устройство подается вектор е. Создается обратная связь и встраивается канал управления и цап.

Аналоговая информация с вектора у идет на вычислительное устройство.

Аналоговый выход y- выходной сигнал системы.- это что-то механическое или химическое- какой-то набор переменных, который мы уже используем.

Возможные подходы к постановке и решению задач правления

Классическая задача управления: Заключается в выработке воздействий, способствующих выполнению должным образом целевой функции предназначения объекта.

В современных САУ регуляторы и алгоритмы их работы реализуются с помощью вычислительных средств различного типа и уровня: При сравнительно простых алгоритмов управления относительно несложными объектами преимущественно используются централизованные аппаратные средства. (жесткая система).

2.Усложнение объекта и алгоритма управления приводит к необходимости применения многоуровневой системы управления. В этой системе используются информационно- управляющие вычислительные сети и соответственно программное обеспечение разных уровней. (гибкая система).

3.При не полностью определенном ситуационном управлении, когда невозможно составление полной подробной программы управления применяется интеллектуальный метод. В этом случае указываются целевые установки. В блок управления закладываются базовые принципы организации и формирования программы управления.

Дата добавления: 2014-01-07