ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧЕСКИ МЕНЯЮЩЕЙСЯ ОПЕРАТИВНОЙ ОБСТАНОВКИ



МЕЛАНЧЕНКО А.Г., ЯКОВЛЕВ В.Ф., ЧМУЛЬ Д.А. Приведені фактори, що впливають на функціонування об’єктів в групі, та «правила поведінки» цих об’єктів при виконанні спільного завдання. Детально розглядається один з окремих випадків.

It is presented factors affected the operation of objects in the group, and it is “behavior rules” of this objects during performance of a total task. It is considered in details one of the special cases.

УДК 629.78

Назначение и область применения

Перераспределение целей может осуществляться в случаях, когда несколько мобильных автоматов (в дальнейшем будем называть объектами)обслуживают несколько целей. Применяется перераспределение целей для обеспечения повышения эффективности выполнения общей поставленной задачи, при этом полагается, что условия окружающей среды (оперативная обстановка) динамически меняется таким образом, что спрогнозировать её изменения невозможно, но объекты должны оперативно реагировать на изменения оперативной обстановки. Алгоритмы перераспределения целей определяют «правила поведения в группе» каждого отдельно взятого объекта с целью достижения наилучшего результата. Данные правила были и остаются детальным объектом изучения с целью оптимизации человеческого труда, но ввиду активного развития искусственного интеллекта могут быть применимы в различных областях техники, в том числе робототехнике, в военной технике, в космической технике.

Постановка общей задачи

Пусть известен перечень целей. Необходимо распределить цели между объектами так, что выполнить общее задание наилучшим образом. Критерии качества выполнения общего задания определяются заранее. Например, обслуживание наиболее важных объектов, в случае, если объекты неравнозначны, или обслуживание наибольшего количества объектов в случае их равнозначности.

Отдельные задачи алгоритмов перераспределения целей, обеспечивающие выполнение общей цели

Определим общие факторы, влияющие на реализацию алгоритмов перераспределения целей.

Для скоординированного управления группой объектов необходимо чётко типизировать объекты и цели, получить априорную информацию о целях, определить способы контроля реализуемости поставленных задач, возможные воздействия внешней среды на объекты, и реакция объектов на внешние воздействия. Учитывая, что оперативная обстановка меняется случайным образом, то алгоритмы должны учитывать изменения свойств каждого объекта и каждой цели. Учёт изменений свойств объектов и целей обеспечивается физической средой передачи данных между объектами. При типизации объектов стоит определить равнозначность объектов либо их неравнозначность, возможности выполнения поставленной задачи каждым из объектов. Правила взаимодействия между объектами группы определяются протоколом обмена данными который необходимо определить таким образом, чтобы ни один из объектов не испытывал брака информации об оперативной обстановке. Для формирования протокола следует руководствоваться временными ограничениями, которые накладываются требованиями к скорости реакции объектов на меняющуюся оперативную обстановку, возможностями физической среды передачи данных,вычислительными и динамическими возможностями объектов, точностью синхронизации объектов. При определении основных характеристик целей следует задаваться такими параметрами, как достижимость данной цели для объектов и количество объектов, необходимых для обслуживания данной цели.

Частный случай реализации алгоритма

Предположим, что есть определённое количество целей. В данном рассматриваемом случае – это случайная величина в диапазоне от 2 до 15. Каждая цель характеризуется определённым коэффициентом приоритета и количеством объектов, необходимым для её обслуживания. Начальное количество объектов выбирается больше количества целей, но для данного случая не больше 20. Эффективность будем определять как отношение между суммой коэффициента приоритетов обслуженных объектов к сумме приоритетов всех целей.Предполагается, что все объекты равнозначны, однако не все цели доступны. В начальном состоянии объекты удалены от целей. Цель объектов – подойди к цели на достаточно близкое расстояние. Будем считать внешнюю среду агрессивной. Таким образом, часть объектов при приближении может получить отказ, что ведёт к уменьшению числа объектов. При этом вероятность получить отказ объектов,следующих к наиболее важной цели, выше, чем для объектов, следующих к менее важной. Под сменой оперативной обстановки будем понимать случаи, когда один из объектов достигает цели, либо один из объектов получает отказ. При этом после выполнения задания объект нельзя перенаправить на другую цель. Другими словами,будет считать, что объекты используются разово. Считается, что каждый объект формирует и предаёт данные остальным объектам в строго определённое время. Интервал выдачи данных принимается равным 50 мс. Таким образом, на полное обновление данных о состоянии каждого объекта требуется время, не превышающее одну секунду. Для данного алгоритма был принят уведомительный способ обмена данными ввиду ограничений по времени реакции на изменения. Для его корректного функционирования алгоритм должен запускаться во всех объектах в одно время и должен выполняться однозначно для всех объектов. При изменении оперативной обстановки другие объекты должны соответствующим образом отреагировать. Каждым из объектов может быть принято решение о смене цели. Критерии выбора новой цели и условия смены цели строго заданы для всех объектов.

Модель алгоритма

Алгоритм был отработан на математической модели, включающей локальные уровни (уровни объектов) и глобальный уровень, включающий все объекты, среду обмена данными,управляющие блоки. Результаты моделирования выдавались во внешнюю рабочую среду.

Рис. 1. Математическая модель системы

Моделирование проводилось с использованием среды Matlab/Simulinkдля 100 случаев. Результаты моделирования показали, что алгоритм обеспечивает увеличение эффективности применения объектов на 22%.

Jun 14, 2016