Постановка задачи координации в двухуровневой структуре

При автоматизации сложных объектов, например технологических комплексов, задача оптимизации производства формулируется как задача верхнего уровня управления. Эта задача решается относительно ограниченного количества переменных состояния, наблюдения и управления, т.е. лишь тех, которые существенно влияют на ход и показатели производства. В этом случае большинство технологических переменных поддерживаются на заданном или оптимальном уровне системами автоматизации подсистем, выделенных по определенным признакам в технологическом комплексе. Для построения структуры системы управления используются методы декомпозиции, которая разрешает распределить прикладные функции между уровнями («по вертикалу») и между подсистемами («по горизонтали»).

Процесс функционирования ТК и системы управления им дает возможность утверждать, что в общем случае возникает задача координации работы управляемых подсистем, и только в этом случае можно обеспечить наилучшие технико-экономические показатели функционирования автоматизированных ТК. Решением задачи координации является определение взаимодействия подсистем, при которых управление каждой из подсистем будет оптимальным по общему критерию для ТК в целом. Координация является специфической задачей иерархической системы управления и на сегодня использует ряд принципов, на которых основанные итеративные и безитеративные процедуры решения поставленной задачи. Основными являются принципы координации:

- прогнозирование взаимодействий, когда координация осуществляется путем задания переменных взаимодействия координируемых подсистем (это отвечает промежуточным задачам);

- согласование взаимодействий, которое предусматривает модификацию локальных функций цели с помощью параметров, которые задаются координатором (это отвечает промежуточным целям);

- оценки взаимодействий, которые можно рассматривать как обобщение принципа прогнозирования взаимодействий на случай, когда в подзадачах нижнего уровня координатором задаются области допустимых значений переменных взаимодействия подсистем.

Для эффективного функционирования системы управления ТК важными являются условия координируемости и совместимости подзадач управления. Эти условия гарантируют решения общей задачи, если существует ренение каждой из подзадач. В общем случае постулат совместимости для двох-рівневої системы управления формируется так.

Підзадачі системы совместны, если реализация решений подзадач нижнего уровня всегда обеспечивает достижение общей цели функционирования системы.

Проблема создания систем управления, которые всегда удовлетворяют постулата совместимости, включает не только вопрос разработки соответствующих методов и алгоритмов, а и вопрос корректности подзадач управления, стойкости алгоритмов к вычислительным погрешностям и реализации управления комплексами стохастичных подсистем.

Еще одним условием является корректность общей задачи и подзадач управления в иерархической системе.

Особое значение приобретает оценка влияния приближенного характера математических моделей, который может привести к неустойчивым решениям, а также к недопустимым погрешностям в решении задачи на основе этих моделей.

Условия совместимости подзадач иерархической системы управления ТК включают такие основные положения:

- подзадачи нижнего уровня, т.е. подзадачи управления подсистемами, должны быть корректными;

- алгоритм решения задачи координации обеспечивает поиск таких действий координации, при которых решение подзадач нижнего уровня отвечает экстремуму (в общем случае локальному) общего показателя эффективности ТК;

- алгоритмы решения подзадач нижнего уровня и подзадачи координации должны быть устойчивыми по отношению к вычислительным погрешностям.