Яковлев Андрей Россия, Москва, профессор МГТУ им. Н. Э. Баумана, академик Международной и Российской инженерных академий К вопросу анализа и оптимизации адаптивно – игровых систем (АИС) презентация

и Российской инженерных академий

К вопросу
анализа и оптимизации
адаптивно – игровых систем
(АИС)

внешней среды, характеристик стратегии, параметров и структуры объекта управления).

Конфликт-явления и ситуации, в которых участвуют две (или более) сторон, имеющие различные интересы и обладающие возможностями применять для достижения целей разнообразные средства и действия.

Сотрудничество- деятельность, в которой происходит объединение участников (коалиций) операции для достижения их целей

Случайные

Неслучайные

С неизвестными распределениями

С неизвестными параметрами распределения

С неизвестным законом распределения

Природная неопределенность

Поведенческая неопределенность

Целевая неопределенность

течением времени улучшать свое функционирование. (Цыпкин Яков Залманович)

Традиционный адаптивный подход (дискретный алгоритм) опознания:
a[n]= a[n-1] + Г[n]F’[n-1]{y[n ] – a[n-1]f(x[n])}f(x[n]),
где а[n]- вектор определяемых параметров, Г[n]-квадратная дискретная матрица, элементы которой постоянны или зависят от n, F’{.} – градиент случайного функционала, f(x[n]) – линейные независимые функции, формирующие разделяющую функцию y[n]=aтf[n], известную с точностью до параметра а.

Адаптивные системы управления:
*Самонастраивающиеся, в тои числе и экстремальные (с адаптацией параметров);
*Самоорганизующиеся (с адаптацией структуры);
* Самообучающиеся (с адаптацией алгоритмов).

А,

S, Ф, Н, G,

Y,

F,W, K, P,R

R,I>,

где

n

n

А

-

множество целей,

n

n

S

-

множество стратегий,

n

n

-

множество факторов внешней среды,

n

n

Н-

-

множество операций

n

n

G

-множество исходов операции,

n

n

Y-

вектор характеристик операций,

n

n

F-

множество операторов соответствия «результат

-показатель»

n

n

W

-

множество показателей эффективности решений,

n

n

K-

множество критериев эффективности решений,

n

n

Р-

множество отношений предпочтения ЛПР,

n

n

I-

множество информированности ЛПР.

Ф

Игра: 1.Кто и как в конфликте участвует? 2. Каковы его исходы?
Кто в этих исходах заинтересован и каковы его результаты?

Стратегические игры: более одной коалиции Ri, i.>1,2,…
Бескоалиционные игры: Rи = Rд.
Антагонистические игры: W = - W.
Неатагонистические игры: W = - W.

R- коалиции интересов и

действий,

управления энергосистемами (атомными и электрическими станциями), телекоммуникациями и т.п.

Человеко-машинные АИС: ручного и полуавтоматического управления, автоматизированные и др.

Интеллектуальные АИС: управление социально-экономическими системами (формирование концепций, стратегий, системных программ и проектов), управление инвестиционно-инновационной и научной деятельностью (введение в хозяйственный оборот РНТД и интеллектуальной собственности и т.п.), решение международных конфликтов и образование региональных содружеств.

Глобальные АИС: мониторинг окружающей среды, анализ глобальных изменений в мире, обеспечение безопасности человека на море и в космосе, прогноз природных и техногенных катастроф, управление межпланетными полетами,

игр): необходима дополнительная информация о игроках, их коалициях и интересах; новое понимание оптимальности на основе принципа Парето, равновесия Нэша, переговорных процессов (Д. Харшаньи, Р. Зельтон, Р. Ауманн и Т. Шиллинг.)

АС (теория адаптации): параметрическая, структурная, алгоритмическая априорная неопределенность; идентификации неопределенностей осуществляется путем использования рабочей информации; достижения целей в процессе функционирования системы (Фельдбаум Алекс. Арон., Цыпкин Я. З., Андреев Н. И., Петров Б. Н.)

АИС (инженерная интеграция теорий игр и адаптации): наличие различных типов неопределенностей, частичное раскрытие неопределенностей на основе алгоритмов адаптации (обучения и идентификации), обеспечения получения гарантированных результатов в результате решения игровых задач.

включающая метасистему

Игровые решающие устройства

Априорная информация

ЭВМ

Функциональная схема АИСУ

возмущения-(WС, VС),
неопределенные параметры (q, g), игроки и их интересы

Внешняя среда

X(t) = F(t; x, q, g) + P VС

P

C(t; q, g)

Y(t; q, g) = B (t; q, g)X(t; q, g) + C (t; q, g) WС(t; q, g)

X0 (q, g)

VС (t; q, g)

WС(t; q, g)

Основная система управления
Z(t) = Ф{t; аи1,…, аиn; аа1,…, аик}

Игровые алгоритмы

Адаптивные алгоритмы

АИС

Z(t)

и объекта
управления F, где заданы отображения
F = {f: M x V Y}, D = ( d: Y x V M}, и
алгоритмы оценивания и управления задаются в традиционной
форме: H= {h: T x Y x M Z}, K = {k: T x Z x V M},
где Т – множество моментов времени, М-множество управлений,
Н- множество алгоритмов оценивания, К – множество алгоритмов
управления, Z- множество оценок состояния системы.

V

Регулятор с игровым решающим устройством:

характеристики полезного сигнала и помехи известны за исключением дисперсии Dgi полезного сигнала (неизвестны априорные вероятности). Возникает конфликт.
Игрок А имеет своими стратегиями параметры аi, сторона В управляет выбором дисперсии gj. Сформулируем матричную антагонистическую игру, характеризуемую матрицей для вероятности невыхода ошибки из заданных допусков при нормальном законе распределения ошибки
Рij = Pij(С1 А\В В1 В2 В3 В4 min max
А1 0,5 0,5 0,3 0,2 0,2
| Рij| = А2 0,7 0,6 0,4 0,5 0,4 0,4
А3 0,8 0,3 0,3 0,6 0,3
А4 0,7 0,2 0,2 0, 7 0,2
max 0,8 0,6 0,4 0,7 Седловая точка в чистых стратегиях:
min 0,4 max min Pij = min max Pij = 0,4-цена игры

H(t)

+

+

E(t)

W(t1, t2)

+

Z(t)

X(t;gj)

Y(t)

В Раij = -Рвij

Ра11 Ра12
Ра21 Ра22

Рв11 Рв12
Рв21 Рв22

Дж. Нэш: Любая конечная бескоалиционная игра n лиц имеет хотя бы одну ситуацию равновесия в смешанных стратегиях
Кооперативная игра сталкиваемся с коалицией. Кооперативная игра может рассматриваться как бескоалиционная игра.
Дж. Харшаньи, Рейнхард Зельдан. Общая теория выбора равновесных ситуаций. – СПб, ЭШ, 2001.

Борьба за рынки фирм А и B

-10 2
1 -1

-2
-1 1

А1- выбор фирмой А первого рынка; А2-второго рынка.
В1- выбор фирмой В второго рынка; В2- второго рынка.
Компания В более крупная. Выигрыш А только на разных рянках.

A

B

-2
-1 1

системы на основе текущей информации с целью достижения определенного, обычно оптимального состояния

Регулятор с адаптивным управлением:

Z

Т

k: Aа x T x Z x V M

V

h: Aа x T x Y x M Z,

аа: Y x N x Z x M Aаk х Aаh

M

Формирование параметров на основе алгоритмов адаптации

M}

Z

Т

h: Aаи x T x Y x M Z},

аи: Y x Т x Z x M Aиk х Aиh

M

V

аа: Y x Т x Z x M Aаk х Aаh

ааи:
Aиk х Aиh Aаk х Aаh хY x Т x Z x M Aаиk х Aаиh

Р(qi/t,0), где i=1, 2,…,n (адаптивная часть)

Алгоритмы
решения
игры на основе априорной
информации

Измеритель
У(t)= B X(t) + C W

Оценка
измеренного сигнала Z(t)

Фильтр КБ
для qn

Фильтр КБ
для q2

Фильтр КБ
для q1

Сумматор

…………

P1 P2 …. Pn

X(t)

вертолетами, космическими кораблями (КК) и орбитальными станциями (ОС).
Моделирование систем полуавтоматического управления КК / Авторы: Г. Т. Береговой, А. И. Яковлев, Туманов А. В. и др. // Под редакцией д.т.н. А. И. Яковлева. – М.: Машиностроение, 1986.
A. I. Yakovlev. Hybrid complex of the aircraft intellectualized systems simulation at the stage of their research projecting. AIAA-93-3559-CP.

Полеты летчиков (космонавтов) показали:
Летчик во время полета может решать интеллектуальные задачи.
Деятельность летчиков протекает в весьма специфических условиях, что требует специальной системы отбора, обучения, подготовки и тренировки.
Конструирование летательных аппаратов и их систем управления требует учета факторов полета.
Определяющим фактором повышения эффективности СПУ летательных аппаратов является проведение эффективного моделирования и тренировок летчиков.

Важнейшую роль в подготовке к полету космонавтов играет возможность человека адаптироваться и интеллектуально обрабатывать большие объемы информации.

Интеллектуальная система полуавтоматического управления

Датчики и информационные
системы

Пилот
(экипаж)

Бортовой
вычислительный
комплекс

Исполнительные органы

регулирования давления перегрузочного костюма, воздействий на летчика

Самолет

Система управления

Внешняя среда

реализацию алгоритмов адаптации и игровых решающих устройств

Датчики

Исполнительные органы

Космический корабль

Внешняя среда

КК

Системные

Финансовые

Медико -биологические

Социально-экономические

Эргономические

Субъективные

Информационные

Технические

Интеллектуальные

При выборе лучшей АИС полуавтоматического управления КК возникает необходимость определять не только эффективность достижения целей системой, но и обязательно оценивать эффективность работы летчика-космонавта, его состояние, профессиональную подготовку, интеллектуальные способности и воздействие на него факторов космического полета

моделирования внешней среды, движения КК, операций человека

Кабина

Дисплей

Оператор

Управление

Информационная система регистрации результатов эксперимента

Конструктора-разработчики АИС

Медики

Специалисты по проведению эксперимента

Руководитель

Словенской центр по инновациям

Российская группа по коммерциализации РНТД

МОН РФ

МО РС

Программа партнерства в инновационной сфере

Международный центр
сотрудничества

Предложения и запросы на РНТД HI -TEC

МГТУ им. Н, Э, Баумана

Университет
Любляны

Научные, консалтинговые, образовательные инновационные организации, создающие и реализующие проекты и программы

проекты

проекты