Модели и алгоритмы комплексного планирования информационных процессов при взаимодействии подвижных объектов

Язык труда и переводы:
УДК:
519.7
Дата публикации:
13 февраля 2023, 21:49
Категория:
Секция 13. Баллистика, аэродинамика летательных аппаратов и управление космическими полетами
Авторы
Ушаков Виталий Анатольевич
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Аннотация:
Рассмотрены научные и практические аспекты создания и использования специального модельно-алгоритмического управления информационными процессами при взаимодействии группировки подвижных объектов. Представлена программная реализация указанного обеспечения. Основное внимание уделено автоматизации функции планирования процессов приема, передачи, обработки и потери данных и информации. Приведены сведения о практической реализации разработанных моделей и алгоритмов.
Ключевые слова:
программа управления информационными процессами, подвижный объект, модели и методы линейного программирование, теория оптимального управления
Основной текст труда

В докладе представлены статическая и динамическая модели синтеза технологий и программ оперативного планирования информационных процессов (ИнП) в динамической сети (ДС) подвижных объектов (ПдО) [1–3], соответствующие алгоритмы решения многокритериальной большеразмерной задачи линейного программирования, и многокритериальной задачи оптимального программного управления ИнП. Взаимосвязь статической и динамической моделей осуществлена через терминальные показатели качества Майера, позволившие результаты решения задачи синтеза технологий задать в виде краевых условий, которые должны быть выполнены в ходе итерационного поиска соответствующих программ управления ИнП в ДС ПдО.

Целью работы является повышение интегральной пропускной способности информационной системы, сконфигурированной на базе группировки ПдО, на основе разработки и реализации комбинированных моделей и алгоритмов планирования операций приема, передачи, хранения и обработки данных и информации. В работе предлагается новая системно-кибернетическая интерпретация задачи оперативного планирования ИнП при взаимодействии группировки ПдО, которая позволила использовать комбинированный математический аппарат, базирующийся на исследовании операций и теории оптимального управления. С практической точки зрения продемонстрировано применение оригинальной декомпозиции, позволяющей преодолеть те проблемы, которые первоначально имеют место быть в задачах оперативного планирования ИнП при взаимодействии группировки ПдО, а именно большая размерность, нестационарность, нелинейность и учет факторов неопределенности.

К основным методам исследования, на которых базируются полученные результаты можно отнести фундаментальные и прикладные научные результаты, полученные к настоящему моменту времени в системном анализе, в теории расписаний, в современной теории оптимального управления сложными динамическими объектами (в том числе, с использованием принципа максимума Л.С. Понтрягина), в исследовании операций (в том числе, методах непрерывного и целочисленного математического программирования), а также в прикладной теории оценивания качества моделей и полимодельных комплексов (разработанной в рамках квалиметрии моделей и полимодельных комплексов).

Предложенное статико-динамическое описание рассматриваемых процессов наглядно показывает несомненные преимущества комплексного моделирования. В самом деле в статической модели легко учитываются ограничения, связанные с изменяющейся топологией ДС, ее параметрами (пропускными способностями, производительностью, объемами памяти аппаратно-программного комплекса применительно к каждому конкретному ПдО), ограничения, связанные с возможной потерей данных и информации на каждом из этапов их передачи, хранения и обработки. В динамической модели данные ограничения потребовали бы введения соответствующих фазовых ограничений. С другой стороны, в данном классе моделей легко учитываются вопросы распределения складируемых и нескладируемых ресурсов ДС ПдО, ограничения, связанные с заданием альтернативных сценариев реализации технологий управления ИнП. Кроме того, в разработанной динамической модели можно задать большое количество терминальных и интегральных показателей качества управления ИнП в ДС ПдО. Таким образом, каждая из моделей, входящих в разработанный полимодельный комплекс своими достоинствами компенсирует ограничения (недостатки) других моделей.

В докладе показано как разработанное специальное модельно-алгоритмическое обеспечение может использоваться в авиационно-космической сфере [4].

Для дальнейшего развития исследования целесообразно провести исследования по следующим направлениям:

  • разработка специального модельно-алгоритмического обеспечения решения задач коррекции программного управления операциями, ресурсами и потоками при взаимодействии группировки ПдО;
  • разработка специального модельно-алгоритмического обеспечения решения задач комплексной автоматизации и интеллектуализации процессов планирования мониторинга состояния сложных технических систем;
  • разработка методов и алгоритмов ортогонального проектирования многомерных симплексов, описывающих множество допустимых значений целевых показателей, оценивающих качество планов информационного взаимодействия ПдО и построенных на основе динамической модели и используемых для многокритериального выбора наиболее предпочтительных технологий и программ управления группировкой ПдО, принадлежащих соответствующей области компромиссов В. Парето.
Литература
  1. Микони С.В., Соколов Б.В., Юсупов Р.М. Квалиметрия моделей и полимодельных комплексов. Москва, РАН, 2018. 314 с. DOI: https://doi.org/10.31857/S9785907036321000001
  2. Ушаков В.А. Разработка статической модели управления структурной динамикой автоматизированной системы управления подвижными объектами. XLV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства: сб. тез. в 4 т. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021, т. 3, с. 55–57.
  3. Ушаков В.А. Модели и алгоритмы управления информационными процессами при взаимодействии подвижных объектов. Морские интеллектуальные технологии, 2022, № 3–1 (57), с. 235–247. DOI: https://doi.org/10.37220/MIT.2022.57.3.031
  4. Павлов Д.А. Методика планирования операций информационного взаимодействия кластера малых космических аппаратов дистанционного зондирования земли. Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, 2015, № 649, с. 37–47.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.