ЙациРфев Й П, ПРфёцов Ђ Ðfi ПнчеРРекчхаРфнще цицчемщ хпѕавРениё. djvu

Определение 1. Системы управления, удовлетворяющие хотя бы одному из указанных выше принципов и использующие в процессе своего функционирования знания (например, в виде правил) как средство преодоления неопределенности входной информации, описания управляемого объекта или его поведения, считаются системами, интеллектуальными в «малом».
Определение 2. Системы управления, организованные и функционирующие в соответствии с перечисленными выше 5-ю принципами (в полном их объеме), являются системами, интеллектуальными «в большом».
Определение 3. Системы управления, обеспечивающие помимо процесса регулирования объекта выбор необходимых обратных связей, терминальных условий и критериальной базы, определяющих текущую цель управления, а также реконфигурацию способа регулирования и программы действий, исходя из заданной высшей цели функционирования системы, являются системами, интеллектуальными «в целом».
Отличительными признаками системы управления, интеллектуальной «в целом», являются [15]:
непрерывный контроль и слежение за выполнением цели управления и ее коррекция, что приближает систему к процессу интеллектуального «понимания» ее предназначения; подчиненность друг другу задач регулирования планирования тактических действий и выбора стратегии поведения; расширение информационных каналов и усложнение задач классификации по результатам контроля состояния как объекта, так и внешней среды, влияющей на мотивацию цели и выбор программы действий системы; использование при решении трудно формализуемых задач интеллектуального типа процедур манипуляции со знаниями, учитывающих ограничения на располагаемые ресурсы.
Иерархическая (многоуровневая) организация управления является непременным свойством любой ИСУ. На рис. 2.4 приведена обобщённая структурная схема интеллектуальной «в большом» системы, включающей в себя три уровня управления [13]: уровень планирования (организации); уровень координации (адаптации); уровень регулирования (исполнительный уровень).

Рис. 2.4. Обобщенная структурная схема ИСУ
Под планированием здесь понимается формирование цели (стратегии) поведения системы, выбор возможных действий в различных ситуациях, в том числе и нештатных (критических), формирование требуемой программы управления объектом.
Координация подразумевает коррекцию программы управления, структуры и параметров системы при изменении окружающей среды, режимов работы объекта, цели функционирования.
Регулирование – это формирование с помощью обычных (локальных) регуляторов управляющих воздействий, подаваемых на объект, для реализации заданной программы изменения его состояния или выходных переменных.
Как видно из рис. 2.4, чем ниже уровень управления, т.е. чем конкретнее решаемая задача, тем меньше знаний требуется для ее решения. В свою очередь, именно на верхних уровнях управления выполняются такие функции, как обучение, распознавание и прогноз развития ситуации, адаптация по отношению к разного рода возмущениям.
Заметим, что подобное иерархическое разделение функций широко используется в различных организационных системах, где на руководителей верхнего уровня (топ-менеджеров) возлагаются задачи формирования стратегии (целей) развития компании, взаимодействия с вышестоящими организациями и предприятиями-смежниками, выделения ресурсов на выполнение работ и т.п., тогда как качество выпускаемой продукции непосредственно зависит от квалификации, оснащенности и четких действий персонала на нижнем (исполнительном) уровне. Руководители среднего звена (2-го уровня иерархии) в такой системе отвечают за контроль выполнения производственных заданий, оперативное управление, диспетчеризацию работ и т.п., т.е. они играют роль своеобразного интерфейса между уровнем планирования и исполнительным уровнем, обеспечивая детализацию программы воплощения целей компании.
Требуемый перечень задач, решаемых на каждом из 3-х указанных уровней управления, зависит от текущей ситуации управления, под которой (по аналогии с (2.1) и (2.2)) понимается триада
<ОБЪЕКТ; СРЕДА; ЦЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ>.
Допустим, что каждый из 3-х названных факторов (атрибутов), характеризующих ситуацию управления, может быть разделен на несколько классов (нечетких множеств), например:
ОБЪЕКТ = {ПРОСТОЙ; ДОСТАТОЧНО СЛОЖНЫЙ; СЛОЖНЫЙ};
СРЕДА = {ПРОСТАЯ, ДОСТАТОЧНО СЛОЖНАЯ; СЛОЖНАЯ}; ЦЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ = {ПРОСТАЯ; ДОСТАТОЧНО СЛОЖНАЯ; СЛОЖНАЯ}.
Тогда конкретная ситуация управления будет соответствовать одной из 27 = 3х3х3 клеток куба в трехмерном пространстве, по осям которого откладываются оценки сложности объекта, окружающей среды и цели управления (рис. 2.5).
Например, создание управляющей системы, обеспечивающей мониторинг текущего состояния сложного динамического объекта, управления им и оперативное принятие решений в случае возникновения опасных (аварийных) ситуаций, предполагает координированное выполнение ряда сложных функций, основанных на использовании опыта и знаний экспертов в условиях, когда:
ОБЪЕКТ=СЛОЖНЫЙ; СРЕДА=СЛОЖНАЯ и ЦЕЛЬ=СЛОЖНАЯ (поскольку сформулированная цель системы может подразделяться в этом случае на несколько подцелей).
Полагая, что каждый из указанных выше уровней управления может иметь 3 степени сложности
(ПРОСТОЙ, ДОСТАТОЧНО сложный, СЛОЖНЫЙ), приходим к следующим требованиям к структуре (архитектуре) проектируемой системы:
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ = СЛОЖНЫЙ;

УРОВЕНЬ КООРДИНАЦИИ=СЛОЖНЫЙ; УРОВЕНЬ ПЛАНИРОВАНИЯ = СЛОЖНЫЙ.

Рис. 2.5. Отображение ситуации управления в структуру системы управления
Данный переход является следствием известного в кибернетике принципа необходимого разнообразия (Requisite Variety Principle), предложенного У. Эшби [16]: степень сложности (разнообразия) управляющего устройства должна соответствовать степени сложности управляемого объекта (ситуации управления).
Перечислим основные признаки, характеризующие ситуацию управления и требуемые функции системы управления в рассматриваемом примере (табл. 2.1).
Очевидно, что проблема выбора требуемой конфигурации интеллектуальной системы управления имеет множество возможных решений. В качестве наилучшего решения этой проблемы естественно считать такое, которое требует использования минимальных ресурсов для достижения поставленной цели, т.е. соответствует принципу минимальной сложности [17].
Таблица 2.1

Объект	Регулирование
Большое количество датчиков Погрешности датчиков, помехи Нелинейная динамика	Мягкие измерения (интеллектуальные датчики) Фильтрация входных данных Идентификация управляющих воздействий
Среда	Координация
Неизвестные сигнальные возмущения Неконтролируемые изменения параметров объекта Изменение внутреннего состояния управляющих устройств (отказы, сбои) Взаимодействие с другими подсистемами (объектами)	Компенсация сигнальных возмущений Настройка параметров управляющих устройств нижнего уровня Реконфигурация структуры управляющих устройств Координация работы подсистем
Цель	Планирование
Обеспечение желаемых режимов работы объекта Возможные изменения цели в процессе функционирования системы Обеспечение безопасного функционирования объекта Необходимость выбора оптимальной стратегии управления объектом, особенно в опасных ситуациях	Анализ (классификация) текущей ситуации управления Прогноз развития ситуации управления Принятие решений, включая формирование управляющих воздействий в опасных ситуациях Оптимизация управленческих решений Обучение, самообучение