автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Основы ситуационного подхода к управлению техническими объектами в условиях помех и критических ситуаций

Для служебного пользования

Экз. №000009 «

На правах рукописи

ЮСУПОВА Нафиса Исламовна

ОСНОВЫ СИТУАЦИОННОГО ПОДХОДА К УПРАВЛЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ В УСЛОВИЯХ ПОМЕХ У\ КРИТИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ

Специальность 05.13.01 — Управление в технических системах

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Уфа 1 9 9

Работа выполнена

в Уфимском государственном авиационном техническом университете

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, проф. В. Ю. Рутковский (г.Москва) д-р техн. наук, проф. В.В.Малышев (г.Москва) д-р техн. наук, проф. Ю.М.Гусев (г.Уфа)

Ведущая организация:

Научно-производственное объединение «Молния» (г. Москва)

Защита состоится 29 мая 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ССД-063.20.02 в Уфимск'ои государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12, УГАТУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «_» апреля 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

)бщая характеристика

ктуальность темы

правление сложными техническими объектами (СТО), включающими пе-;олько подсистем, множество компонентов и большое число элементов, ункщюнирующими в разнообразных внешних условиях и физических сре-IX, и выполняющими при этом многочисленные функции, является весьма :ожной проблемой как с позиций разработки системы управления, так и позиций реализации управления в процессе функционирования. Примера-(I рассматриваемого класса СТО являются: самолеты и другие летатель-=.ie аппараты (ЛА) различного назначения; космические аппараты много-гзового пользования; многоцелевые автономные мобильные роботы; робо-тгехнические системы и др. Дополнительные сложности появляются при давлении указанными объектами в условиях критических ситуаций (КС), хшикающих в результате различных нарушений (отказов оборудования, нибок экипажа и персонала, опасных возмущений среды) и требующих тосвременных и правильных управленческих решений для предотвращения Атастрофических, аварийных или иных нежелательных последствий. Для осматриваемого класса СТО стоимость потерь в случае аварии или дру-зго нежелательного исхода КС может быть чрезвычайно большой.

Упомянутые сложности делают недостаточно эффективными тради-ионные подходы к управлению СТО. В последнее десятилетие за рубе-ом (Л- Заде, Р. Мур, У. Рембольд, Э. Кьюсиак, Е. X. Мамдани, Ф. Вернадат, .Окаяси, и др.) и у нас в стране (J1. С. Бернштейн, А.И.Галушкин, .Н.Горбань, В.Н.Захаров, Ю.М.Клыков, С.Я.Коровин, Г.Н.Лебедев, . М.Лохин, В. В. Мачышев, А.Н.Мелихов, Г.С.Поспелов, Д. А.Поспелов, . 10. Рутковский, А. В. Тимофеев, C.B. Ульянов, Р. М. Юсупов и др.) успеш-о развиваются разработки в области систем управления, основанные на етодах искусственного интеллекта, в частности, нейронных сетях, не-еткой логике и т.п. В уфимской научной школе автоматического упра-псния развивались подходы к управлению СТО в критических, аварий-ых, нештатных режимах, в том числе ситуационный, надежностный, ро-астныи (Ю.М.Гусев, Н. К. Зайнашев, Б.Г.Ильясов, Ф. А. Шаймардапов, МО. Юсупов, а также В. В. Атрощенко, В.И.Васильев, В.Н.Ефанов, 3. С.Кабальнов, В. Г. Крымский, Г. Г. Куликов, В. В. Миронов).

Автор относит себя к сторонникам ситуационного подхода к управле-ию СТО, основанного па обнаружении ситуаций из заранее определенного ножества и принятии управленческих решений, ассоциированных с ситуа-иями. Ситуационный подход используется в системах управления различ-ого назначения сам по себе и может служить основой для применения дру-их методов искусственного интеллекта. Он может быть распространен на ритические, аварийные и нештатные ситуации различных СТО.

Реальный процесс управления сопровождается помехами, порождаюши-ш неопределенность, что особенпо характерно для критических ситуаций, (ействие помех при ситуационном управлении приводит к ошибкам обна-ужения ситуаций (несвоевременному обнаружению или пропуску перехода

одной ситуации в другую или ложному обнаружению смены неизменившейся ситуации) и, как следствие, — к ошибкам принятия управленческих решений, имеющим серьезные последствия для безопасности и качества функци онирования СТО. Поэтому существует актуальная проблема помехоустойчивости ситуационного управления СТО.

Один из подходов к решению этой проблемы связан с традиционньио методами обнаружения и анализа сигналов на фоне помех. Этот путь осно ван на том допущении, что управленческие ситуации и их последовательна; смена в процессе управления могут рассматриваться как случайные событш и случайные процессы. Анализ сущности управленческой ситуации вообще и критической ситуации в частности показывает, что это сложные объекты, поэтому непосредственное применение к ним традиционных методов не всегда дает желаемые результаты. В частности, в КС необходимо учитывать резерв времени, что приводит к дополнительным ограничениям на время анализа. Другие трудности связаны с необходимостью учета возможны? переходов ситуаций (ситуационного взаимодействия) в условиях неопределенности, порождаемой помехами.

Эти вопросы не нашли достаточного систематического отражения i научной литературе ни по отдельности, ни в единстве. Отсутствие концептуально-теоретического базиса для обеспечения помехоустойчивости ситуационного управления, с одной стороны, и информационно-алгоритмическое инструментария для разработки системы управления, — с другой, препятствует решению проблемы в практических аспектах.

Сказанное выше определяет актуальность решаемой в данной работ< проблемы разработки концептуально-теоретических основ и информационно-алгоритмического обеспечения ситуационного подхода к управлении в условиях помех и КС для повышения помехоустойчивости и безопасность функционирования СТО.

Цель, задачи, методика исследования, результаты, выносимые на защиту

Целью работы является разработка концептуально-теоретических основ и информационно-алгоритмического обеспечения ситуационного подхода к управлению в условиях помех и КС для повышения помехоустойчивости и безопасности функционирования СТО. Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1) Задача разработки концептуальных основ помехоустойчивости ситуационного управления СТО в условиях помех и КС. При решении этой задачи использовались подходы, принципы и методы общей теории систем, системного анализа, теории управления, исскусственного интеллекта, ситуационного управления. На защиту выносится концепция ситуационного управления £ условиях помех и КС, основанная на идее координации процессов управления ситуацией и ее анализа на микро- и макроуровнях: на уровне изолированных ситуаций — на основе динамического оценивания резерва времени и учета временных ограничений в процессе управления в условиях помех, и на уровне межеитуационного взаимодействия — на основе последовательно-

оценивания достоверности многошаговых гипотез о переходе ситуаций п овиях помех.

2) Задана разработки теоретических основ помехоустойчивости ситуаци-юго управления СТО в условиях помех и КС для изолированных ситуаций, дача решена с помощью методов теории оптимального управления, опти-яьпых статистических решении, статистического последовательного ана->а, имитационного моделирования. На защиту выносятся: .модель изоли-занных КС в условиях помех, в которой учитывается случайный характер ишц ситуации и наблюдаемых признаков ситуации; метод динамического :нивапия резерва времени СТО в условиях помех; метод принятия решс-я о переходе одной ситуации в другую на основе результатов последо-гельного анализа признаков ситуации с учетом оценок резерва времени; зультаты исследования качества и эффективности принятия управленче-;1х решений в изолированных КС.

3) Задача разработки теоретических основ помехоустойчивости ситуаци-ного управления СТО в условиях помех и КС при ситуационном взаимодей-зии. Задача решена на основе методов управления, ориентированных на работку правил, методов теории дискретных динамических систем, тео-и иерархических систем, теории графов, нечеткой логики и методов ими-ционного моделирования. На защиту выносятся: модель ситуационного шмо действия. ориентированная па анализ переходов ситуаций в условиях мех; метод активных графов для оценивания текущих ситуаций в услови-помех и помехоустойчивого кодирования; модель ситуационного взаимо-

йствия и метод многошаговых гипотез с использованием нечетких преди-топ, ориентированные на применение в базе знаний системы управления; тод помехоустойчивой интерпретации указанной модели на основе пред-женной системы формальных правил; результаты исследования качества >ффективности принятия управленческих решений при ситуационном вза-[одействии.

4) Задача разработки информационного и алгоритмического обеспечения гуационного управления СТО в условиях помех и КС и его приложений для зличных видов СТО. Задача решена с помощью методов иптсллсктуально-управлення, методов объектно-ориентированного проектирования и про-аммирования информационно-управляющих систем, методов системного ализа, ситуационного управления, а также конкретных методов исследо-ния соответствующих классов СТО (летательные аппараты, робототех-(ческие системы). На защиту выносятся: объектно-ориентированное ин-прмационное и алгоритмическое обеспечение ситуационного управления виде набора объектов для представления структуры иерархических си-ационных моделей и их динамического состояния, а также алгоритмов 'мехоустончивой интерпретации ситуационных моделей в вычислительной стеме в процессе управления; комплекс программных средств для имп-.ционного моделирования системы ситуационного управления в условиях >мех; результаты применения моделей и методов к задачам управления легальными аппаратами и робототехническими системами в условиях помех возможности КС.

Научная новизна

Новыми являются разработанные автором:

1) Концепция ситуационного управления для рассматриваемого класса СТ в условиях помех и КС. Подход к проблеме ситуационного управления СТ в условиях помех, вытекающий из выявленной специфики управленчсскс ситуации как объекта обнаружения, анализа и принятия достоверного р шенпя по управлению СТО в условиях помех, является новым. Впервые и вестнал проблема обеспечения помехоустойчивости технических систем ра сматривается как проблема управления ситуациями в условиях помех. Ко: цепция обеспечения ситуационного управления СТО в изолированных сит; ациях в условиях помех, основанная на координации процесса уиравлеш ситуацией с процессом се анализа на основе оценивания и учета огранич пин резерва времени в условиях помех, является новой. Новой является та: же концепция ситуационного анализа и управления с учетом ситуационно! взаимодействия в условиях помех, которая основана на методе многошап вых гипотез, разработанном для использования в ситуационных моделях.

2) Архитектура системы помехоустойчивого ситуационного управления д; рассматриваемого класса СТО. Новизна архитектуры обусловлена тем, 41 наряду с традиционными модулями система управления включает модул ситуационного анализа изолированных ситуаций в условиях помех, монит< ринга ситуаций с учетом ситуационного взаимодействия в условиях поме: контроля за возникновением КС, координации работы всех модулей.

3) Модели: модель изолированных КС в условиях помех, учитывающа случайный характер границ ситуации и наблюдаемых признаков ситуацш модель ситуационного взаимодействия, ориентированная на анализ перехс дов ситуаций в условиях помех; модель ситуационного взаимодействия с т пользованием нечетких предикатов, ориентированная на использование базе знаний системы управления. Научная новизна предложенных модсле! базирующихся на аналогичных моделях без учета помех (ранее разработаг ных с участием автора), состоит и учете случайных компонент границ сит} ации, случайного характера наблюдаемых признаков ситуации и нечетки предикатов.

4) Методы: метод принятия решения о переключении стратегии упрг вления на основе результатов последовательного анализа признаков ситуе ции с учетом результатов динамического оценивания резерва времени; ме тод активных графов для оценивания текущих ситуаций в условиях помех метод помехоустойчивого кодирования ситуаций; метод помехоустойчиво интерпретации модели ситуационного взаимодействия с использованием не четких предикатов на основе предложенной системы формальных правш Метод оценивания резерва времени в КС со случайными границами и ме тод принятия решения о смене стратегии управления с учетом динамически: оценок резерва времени характеризуются новизной применения: известны методы оптимального управления, прогнозирования, статистического пс следователыюго анализа, а также методы оценивания резерва времени бе учета помех (разработанные с участием автора), модифицированы и приме нены для решения новых задач. Метод активных графов, метод избыточно

о кодирования ситуаций и метод многошаговых гипотез являются новыми, пениалыю разработанными автором для решения новых задач.

5) Алгоритмы решения задач па основе разработанных методов. Новизна нформационно-алгоритмического обеспечения ситуационного управления условиях помех обусловлена новизной лежащей в его основе объектно-ори-нтированпой иерархической ситуационной модели, которая на базе объ-ктно-ориентированного подхода объединяет информационные структуры годели и алгоритмы их интерпретации для организации процесса управле-ия.

Трактическая ценность и внедрение результатов

фактическую ценность имеют полученные автором:

- алгоритмическое и программное обеспечение методов анализа и при-¡ятия решений по управлению для рассматриваемого класса СТО в изолн-юванных ситуациях;

- результаты компьютерного моделирования ситуационного управления ; условиях помех в изолированных ситуациях;

- алгоритмическое и программное обеспечение методов принятия ре-нении по управлению в условиях помех при ситуационном взаимодействии;

- методика и результаты компьютерного моделирования эффективпо-ти и качества принятия решений с учетом ситуационного взаимодействия;

- объектно-ориентированные помехоустойчивые иерархические модели итуационного управления, а также алгоритмы их интерпретации, позволя-эщие реализовать полученные теоретические модели и методы в вычисли-'ельной системе;

- реализация моделей помехоустойчивого ситуационного управления в юмпыотерной моделирующей среде, позволяющая проводит!) исследование :ачества. и эффективности ситуационного управления;

- результаты приложения моделей и методов помехоустойчивого ситуа-шошюго управления для конкретных классов СТО (летательные аппараты, юбототехничсские системы), практические результаты в виде конкретных технических решений.

Внедрение результатов, полученных в работе, осуществлено:

- в научно-производственном объединении «Молния» (г. Москва) — ал-■оритмическое и программное обеспечение, а также технические решения (ля ре;ишзац1ш моделей межситуационного взаимодействия в условиях по-гех — на тренажерно-испытательном стенде при моделировании КС, свя-анных с управлением комплексом бортовых систем ЛА;

- в научпо-производственном объединении автоматики и приборостро-;ния (г. Москва) — алгоритмическое и программное обеспечение для реа-птзации моделей ситуационного анализа в изолированных ситуациях.

Технические решения, внедренные в промышленности, защищены авторскими свидетельствами на изобретения (а. с. 1394986, 1452367, 1611126, .626940, 1709367 и др.). Программное обеспечение зарегистрировано в Ре-:стре программ для ЭВМ РосАПО.

Связь исследований с научными программами

Исследования в данном направлении начаты автором в Уфимском государственном авиационном техническом университете в 1974-1978 гг. в рамках поисковых НИР по заказу НИИ авиационного оборудования (г. Жуковский) по программе «Авангард» для авиационных объектов, а затем продолжены в 1978-1995 гг. по заказу НПО «Молния« (г. Москва) для авиационно-космических объектов класса «Буран» (Гос. per. ЛШ 750100093, 77036885, 78022798, НИР 3-12-86, Зс-2-51-91/95 и др.). В 1985-1990 гг. по заказу НПО автоматики и приборостроения (г. Москва) под научным руководством автора исследования проводились для моделирования процессов испытания бортовых систем космических аппаратов (Гос. per. № 01.86.0047988).

В 1993-1998 гг. работа продолжена в ходе сотрудничества с Институтом систем реального времени и робототехники университета г. Карлсруэ (Германия) для автономных робототехнических систем и с Институтом автоматики технического университета г. Дрездена (Германия) для космических объектов и частично поддержана международными проектами (Copernicus, Proj. 15 СТ 96-0702 и 1NTAS, Ref. No. 96-2156).

В 1994-1998 гг. работа была поддержана Российскими грантами по фундаментальным исследованиям в области авиационной и ракетно-космической техники (шифры 94-4.5-44 и 97-4.5 по направлению «Искусственный интеллект в информационных и управляющих комплексах летательных аппаратов«), частично международным грантом по проблеме интеллектуального управления для автономных систем (HTECH.CRG 951002), федеральной це левой программой «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальных наук на 1997-2000 гг.» а также программой поддержки научных исследований в области технических наук Академии наук Республики Башкортостан.

Апробация и публикации

Основные положения, представленные в диссертации, регулярно докладывались, обсуждались и получили положительную оценку более чем на 40 научных конференциях, совещаниях, симпозиумах различного уровня, проводившихся в нашей стране и за рубежом по проблемам управления (Харьков, 1977; Москва, 1979, 1984, 1985; Пенза , 1995), безопасности полется (Ленинград, 1979, 1982, 1985, 1988; Рига, 1985; Киев, 1994), обработки информации (Москва, 1986; Ленинград, 1986, 1989; Уфа, 1992), интеллектуального управления (Махачкала, 1994; Москва, 1996), а также на Всемирном компьютерном конгрессе (Гамбург, 1994), Всемирных космических конгрессах (Осло, 1995; Турин, 1997), Международной конференции по интеллектуальным автономным системам (Карлсруэ, 1995), Международном конгрессс по промышленной и прикладной математике (Гамбург, 1995), Международ ной конференции IFIP по моделированию систем и оптимизации (Прага 1995), Международном симпозиуме IFAC но интеллектуальным инструментальным средствам для приложений в управлении (Аннеси, 1997), Азиатское конференции по робототехнике (Токио, 1997).

По материалам диссертации автором прочитаны лекции и проведе-

[ы обсуждения на факультете автоматики авиационных двигателей Нан-:инского аэрокосмического университета (Китай, 1993), в Институте си-тем реального времени и робототехники университета Карлсруэ (Герма-шя, 1993, 1995, 1997), в Институте автоматики технического университета Дрездена (Германия, 1987, 1988, 1996), в Институте технической киберне-тжи технического университета Трондхайма (Норвегия, 1996), в Гренобль-кой лаборатории информатики и робототехники Национального института [рикладных исследований (Франция, 1997).

Диссертант является соавтором двух и автором одной монографии по ■еме диссертации. Кроме того, результаты работы непосредственно отражены в 127 научных трудах, в том числе 2 препринтах РАН, 36 статьях, а акже в трудах конференций, учебном пособии, более 40 авторских свиде-•ельствах на изобретения, патенте, свидетельствах о регистрации программ ;ля ЭВМ, депонированных рукописях и научно-технических отчетах.

благодарности

квтор выражает благодарность д-ру техн. наук, проф. Ильясову Б. Г. за [ногочисленные полезные консультации по методологическим и концепту-льным аспектам системного анализа процессов функционирования слож-ых технических объектов и управления ими в нормальных и особых ситу-циях, за постоянное внимание к работе и ее поддержку.

Эсновное содержание

[иссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографпче-кого списка и приложения. Информационная часть включает оглавление, писок условных обозначений, сиисок иллюстраций и список таблиц. Объем сновной части диссертации составляет 312 страниц.

| ведение

о введении к диссертации кратко обсуждается актуальность проблемы, казывается связь исследований с научными программами, формулируются ели и задачи исследования, перечисляются подходы и методы решения за-ач, приводятся результаты, выносимые на защиту, отмечается их научная эвизпа и практическая ценность. Приводятся сведения о внедрении резуль-атов, апробации работы и публикациях.

1ава 1

нализ проблемы ситуационного управления СТО в условиях помех КС

та глава посвящена предварительному анализу проблемы ситуационного травления СТО в условиях помех и КС. Обсуждается актуальность ука-шпой проблемы, анализируются возможности известных методов описания

и управления СТО, выбираются пути решения проблемы для рассматриваемого класса СТО, определяются цели и задачи исследования.

1.1. Анализ особенностей управления для рассматриваемых СТО и актуальность проблемы в условиях помех и КС

В данном разделе анализируется исследуемый класс объектов управления. Приводятся примеры СТО, относящихся к рассматриваемому классу объектов. Определяются свойства СТО, являющиеся следствием КС. Обсуждается актуальность проблемы помехоустойчивого ситуационного управления в условиях помех и КС.

Проведенный анализ особенностей рассматриваемого класса СТО как объектов управления в условиях обычного функционирования, а также с учетом КС, показывает, что при разработке алгоритмов управления возникают трудности формального описания объектов, обусловленные, в частности, наличием помех и возможностью КС. Для рассматриваемых объектов проблема предотвращения катастрофических или нежелательных последствий КС является крайне важной, так как эти ситуации приводят к потерям, стоимость которых может быть очень велика. Исследования, направленные на решение проблемы помехоустойчивого ситуационного управления СТО в КС, являются актуальными.

1.2. Анализ возможностей известных методов описания и управления СТО

В данном разделе обсуждаются возможности и ограничения как традиционных методоЕ управления, так м методов искусственного интеллекта при описании объекта и разработке алгоритмов управления для рассматриваемого класса СТО в условиях помех н КС.

Анализ возможностей использования традиционных подходов к управлению, основанных на методах оптимизации и адаптивного управления, для рассматриваемого класса СТО в условиях помех и КС показывают, что их возможности ограничены из-за необходимости использования полной и точной математической модели объекта. Методы искусственного интеллекта (нечеткая логика, нейронные сети, генетические алгоритмы, экспертные системы) имеют свои сильные стороны и позволяют найти решения во многих конкретных приложениях. Ситуационный подход дает возможность гибкого представления СТО, его поведения и правил управления им в различных ситуациях в базе знаний управляющей системы и позволяет использовата также другие методы искусственного интеллекта или их комбинацию.

1.3. Выбор направления, цели и задач исследования

В данном разделе обосновывается подход к решению проблемы помехоустойчивого си туационного управления на основе двухуровневой схемы анализа ситуации и принятш управленческих решений. В рамках этого подхода формулируется цель исследования \ определяются основные задачи, которые необходимо решить для достижения цели.

Выбранный путь исследования проблемы для рассматриваемого классг СТО как помехоустойчивого ситуационного управления требует разработки соответствующих концептуальных и теоретических основ. Предложенная двухуровневая схема ситуационного анализа позволяет учесть динамику I особенности развития ситуаций в условиях помех как на уровне отдельны} изолированных ситуаций, возникающих в процессе функционирования СТО

так и на уровне объекта управления с учетом ситуационного взаимодействия. Сформулированные цель и основные задачи исследования проблемы ситуационного управления для рассматриваемого класса СТО в условиях помех и КС определяют приоритет разработки концептуальных и теоретических основ решения проблемы, а также последовательность решения вопросов разработки различных видов обеспечения и приложений моделей помехоустойчивого ситуационного управления для конкретных видов СТО.

Глава 2

Разработка концептуальных основ ситуационного управления СТО в условиях помех и КС

В этой главе обсуждаются концепту ал ьпые аспекты проблемы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС. Выбирается методологический базис и разрабатывается концепция помехоустойчивого ситуационного управления в целом, а также концепции ситуационного анализа и принятия управленческих решений для изолированных ситуаций и для ситуационного взаимодействия.

2.1. Разработка концепции ситуационного управления

В данном разделе определяется методологический базис, т.е. общие и частные подходи, принципы и методы, выбранные за основу при исследовании проблемы и поиске ее решения. Предлагается подход к решению проблемы и формулируется концепция, т.е. :;овокупность взаимосвязанных конструктивных принципов построения ситуационного управления СТО в условиях помех и КС.

КС рассматривается как следствие изменений характеристик системы в результате нарушений (отказов, внешних воздействий, ошибок управления), которое в случае непринятия своевременных и целенаправленных мер по управлению может привести к нежелательным последствиям с недопустимо Золыпими потерями. Обсуждаются особенности ситуационного управления (рис. 2.1), причины, последствия, решения и резерв времени в КС в условиях неопределенности, порождаемой помехами. Неопределенность связана с рядом факторов, сопровождающих возникновение КС и недоступных прямому измерению, в результате чего у субъекта управления может не быть достоверной информации о ее наличии или отсутствии. Отмечается, что з условиях помех невозможно обеспечить точное соответствие субъективной оценки объективной ситуации. Субъект управления должен оценивать объективную ситуацию так, чтобы несоответствие не приводило к нежелательным последствиям.

Обсуждаются принятые концептуальные допущения: о переключательном управлении и возмущении, предполагающее, что возникновение КС мож-ю рассматривать как переключение стратегии возмущения, а управленче-:кое решение — как ответное переключение стратегии управления; о потенциальной управляемости, предполагающее, что при отсутствии помех субъ-жт управления обеспечивает достижение цели из допустимых пачальпых ситуаций; об устраняемой неопределенности, предполагающее, что имеются такие процедуры анализа, которые с течением времени уменьшают неопре-

Рис. 2.1. К проблеме ситуационного управления

деленность до приемлемого уровня; о прогнозируемости развития ситус ции, предполагающее, что можно достаточно точно оценить резерв времен: для различных гипотез об объективных ситуациях.

2.2. Разработка концепции принятия решений в изолированных ситуациях

В данном разделе в рамках общей концепции ситуационного управления разрабатываете концепция принятия решений в условиях помех для изолированных КС, когда развити ситуация рассматривается в пределах одного качественного состояния.

Задача анализа изолированной ситуации рассматривается как задач обнаружения перехода СТО из нормальной ситуации в КС в результат внешнего изменения стратегии управления, стратегии возмущения, состоя иия или/и времени. Принятие решения состоит в ответном изменении стра тегии управления для перевода КС в безопасную ситуацию, из которой дс стирается цель управления.

Обсуждается модель устраняемой неопределенности, в которой прими ны КС и наблюдаемые признаки их появления подчиняются вероятност ным закономерностям. Рассматриваются возможности методов последова тельного анализа для оценивания достоверности гипотез о возникновени: КС. Анализируются ограничения длительности последовательного анализа определяемые границами резерва времени. Обсуждаются понятия, необхс димые для формализации задачи анализа КС и принятия решений: проце дура выдвижения гипотезы, задаваемая предикатом Л^ = для ис

ходной ситуации в, ситуации перехода к и наблюдаемых параметров Х[ гипотеза II,к о переходе в ситуацию к; множество текущих гипотез пере ходов И, = {Н3к}', процедура анализа достоверности /¡к, накапливающа во времени достаточные статистики А= ¡¡к (— 1), х£), где момен

ты £ и < — 1 соответствуют текущему и предыдущему шагам анализа. На основе введенных понятий рассматриваются концептуальные аспекты принятия решения в условиях ограниченного резерва времени. В предположении справедливости IIдля каждой из стратегий их, ..., и„ можно оценить условный резерв времени т5/:(г>1), . .., Величина представля-

ет собой оценку будущего времени, в течение которого система управления может оставаться в ситуации к, сохраняя возможность достижения цели управления с помощью стратегии и,-. Накладывая эти оценки друг на друга, получаем разбиение будущего времени на интервалы, допускающие те или иные комбинации стратегий. При принятии решения на границе интервалов необходим выбор между недостоверным решением и невозможностью воспользоваться в будущем теми или иными стратегиями. При нулевом резерве времени решение принимается обязательно для любых допустимых стратегий. Предлагается концепция процедуры принятия решений (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Процедура принятия решений в изолированных КС

2.3. Разработка концепции принятия решений для ситуационного взаимодеи-ствия

В данном разделе в рамках общей концепции ситуационного управления разрабатывается концепция анализа ситуаций и принятия решений в условиях помех с учетом ситуационного взаимодействия, когда развитие ситуации рассматривается как последовательность переходов из одного качественного состояния в другое.

Обсуждаются модели ситуационного взаимодействия (в том числе, иерархические), отслеживающие переходы объективных ситуаций, которые разрабатываются для использования в базе знаний системы управления. Анализируется влияние помех на процесс интерпретации таких моделей, ко-

торое выражается в возможных пропусках или ошибочных переходах субъективных ситуаций, приводящих к использованию ошибочных стратегий управления. Рассматривается возможность применения традиционных подходов к обеспечению помехоустойчивости в ситуационных моделях, основанных на временном (в том числе, последовательном) анализе переходов ситуации. Установлено, что введение временной обработки приводит к необоснованной задержке обнаружения транзитных переходов ситуаций, когда вслед за переходом, например, из ситуации А в ситуацию В следует переход в ситуацию С. Время обнаружения транзитного перехода А В —>■ С составит тавс = тАВ + твс, где тАВ и тВс — время обнаружения переходов А —>• В и В -> С, в то время как объективно для этого достаточно т = шах (гдц,твс)- Для преодоления указанной трудности и обеспечения помехоустойчивости при интерпретации ситуационных моделей предлагается концепция многошаговых гипотез (рис. 2.3).

Рис. 2.3. К понятию многошаговой гипотезы переходов: а — исходная ситуационная модель; б — многошаговая гипотеза для текущей ситуации 5г при пассивных переходах Р24 и Р53, активном Р45 и гипотетически активных остальных

Введенное понятие многошаговой гипотезы отражает все возможные переходы из текущей ситуации (£1 на рис. 2.3) с учетом гипотетически активные переходов, для которых еще не закончен временной анализ и пока не принято решение (переходы Рц, Р23, Рц на рис. 2.3). Контроль многошаговых гипотез позволяет организовать упреждающий временной анализ одновременно для всех возможных переходов изолированных субъективных ситуаций, соответствующих ожидаемым переходам объективных ситуаций, что обеспечивает сокращение суммарного времени принятия решений.

Глава 3

Разработка моделей и методов ситуационного управления СТО в условиях помех и КС в изолированных ситуациях

В этой главе на основе предложенной концепции разрабатываются терети-ческие основы ситуационного управления СТО в условиях помех применительно к изолированным ситуациям. Для таких ситуаций в условиях помех разрабатываются: метод оценивания резерва времени системы управления, метод принятия управленческих решений на основе информации о резерве времени, модели достаточных статистик, используемых при принятии решений. Исследуется качество и эффективность управления в изолированных

ситуациях методом компьютерного моделирования.

3.1. Разработка метода оценивания резерва времени в КС в условиях помех

В данном разделе разрабатывается методика оценивания резерва времени, которым располагает система управления в изолированных ситуациях в условиях помех. Исследуется граница КС в условиях помех в пространстве «состояние-время». Обсуждается влияние помех на оценивание резерва времени.

Задача оценивания резерва времени рассматривается как задача оценивания момента достижения системой некоторой границы дА в (разово-временной области. Эта задача разбивается на две подзадачи: построение границ КС дА; прогнозирование момента достижения границы дА. Сущность задачи поясняется на примерах ситуаций, возникающих при торможении тележки (автономного мобильного робота) перед препятствием.

Приводится обзор результатов исследования свойств границы КС, полученных с участием автора для стационарной динамической системы без учета помех и со стационарной допустимой областью состояний В. В нетривиальных случаях область В содержит подобласть безвыходных ситуаций и граница КС дА содержит участок, внутренний в В. Обсуждается влияние помех на оценивание резерва времени и порождаемая ими неопределенность.

Для стационарной динамической системы строится модифицированный метод определения границ КС, учитывающий влияние помех. Рассматривается объект управления х = f(x, и, ги), где х — состояние; и — ограниченное управление; w — помеха. Область допустимых состояний В — замкнутая и выпуклая. Помеха w (в общем случае многомерная) — ограниченная и воздействует на объект аналогично управлению и, но не зависит от субъекта управления. При построении границы КС учитывается наихудший случай влияния помехи. Для отыскания граничного множества yYo = д{дВд) исследуется знак скалярного произведения {п{х) • f(x, tu)), где п(х) — вектор внешней единичной нормали границы В в точке х, и определяется участок-границы КС дАв , совпадающий с границей области В для любых значений помехи w. Для этого отыскивается участок области В, такой что

шах ( п[х) ■ f(x, u,w)) < 0.

w£W

После этого строится участок дАг> границы КС, внутренний в области В. Найденное граничное множество используется в качестве начальных состояний исходной системы и сопряженной системы с обратным отсчетом времени.' Уравнение, определяющее экстремальное управление u*(t), имеет вид

(ф) ■ f(x*(t), u*(i), w*(t))) = max min (rj{t) ■ f(z(t),u(i),w(t))),

u£U w£\V

где w*(t) — экстремальная помеха, т.е. наихудший случай помехи, для которого строится граница КС. Далее отыскивается множество траекторий, соответствующих начальным условиям Хо, экстремальному управлению, экстремальной помехе, и переходя к прямому отсчету времени, строится параметрически заданная внутренняя граница дАо • Обсуждается процедура оценивания резерва времени как прогнозируемого момента первого достижения траектории системы найденпых границ КС.

3.2. Разработка метода принятия решения с использованием информации о резерве времени

В данном разделе разрабатывается метод выбора момента переключения стратегии управления в изолированной ситуации. Задача анализа КС сводится к задаче оптимального обнаружения »разладки» случайного процесса в пределам резерва времени. Исследуются достаточные статистики и пороги принятия решения в задаче оптимального переключения стратегии управления.

Момент возникновения КС рассматривается как случайная величина в. В качестве индикатора смены ситуации введен случайный процесс с дискретными состояниями и непрерывным временем: £(<) = {0 — если £ < в, 1 — в противном случае}. Показано, что для величины в может использоваться пуассоновское априорное распределение.

Ставится задача отыскания оптимального момента т переключения стратегии управления в ответ на возникновение КС в момент в. В качестве модели наблюдаемых явлений, сопутствующих возникновению КС, введен случайный процесс т)(1), который в момент в изменяет свои свойства:

где (»?с(0| 0 < ^ < и (?/1(0) 9 <1 < оо) — два случайных процесса с независимыми приращениями, распределения которых не зависят от 0. Построена функция средних потерь (риска) от переключения стратегии управления в момент т5 в соответствии с правилом принятия решения 6

К {т\б) = СРРр.{т* <в}+ С^У^») - ? Ы) + СтРр,{в < Г},

где О , С\, Ст — коэффициенты; Р {тг < 0} — вероятность ложной тревоги; М6{-} — математическое ожидание по апостериорной мере ыр,(6);

<р (х) — гпт<5 (а:, Х'х') — скалярное поле потерь, задаваемое в области В по-и^и

казателем качества терминального управления С}(х,хт) при переключении стратегии управления в точке х и достижении целевого множества в точке хт ■ Тем самым задача обнаружения КС сформулирована в классе статистического последовательного анализа как задача о «разладке» с неаддитивпым риском.

Исследуется вопрос о конструировании статистик, достаточных для принятия решения в этой задаче. Доказано, что задача сводится к аддитивной при переходе из пространства состояний в поле потерь. В этом случае апостериорная вероятность КС Ррг {0 < является достаточной статистикой. Оптимальное правило принятия решения 6 основано на сравнении Рр, с останавливающей границей. Обсуждается вопрос определения оптимальной останавливающей границы для апостериорной вероятности КС. Показано, что оптимальная граница удовлетворяет уравнению Беллмана

т}°(<), если 0 < < < б, ?/(£), если 0 <t < оо,

где в = (р(х({)) — состояние в поле потерь. Отмечается, что останавливающая граница зависит от резерва времени.

3.3. Разработка моделей анализа ситуаций для принятия решений в условиях

В данном разделе при реализации метода принятия решения рассматриваются конкретные модели наблюдаемых процессов п конструируются достаточные статистики, зависящие от апостериорной вероятности смени ситуации. О Осуждается процедура вычисления отношения правдоподобия.

Отыскиваются соотношения для вычисления апостериорной вероятности КС применительно к следующей модели наблюдаемого процесса:

где г (я) — марковский процесс с плотностью распределения вероятностей перехода ^{г^+Дя) |г(б)}; Л(-) — детерминированная функция, отличная от нуля при неотрицательных значениях аргумента; в — текущее состояние в поле потерь; А — состояние в поле потерь возникновения КС. В качестве достаточной статистики выбирается отношение правдоподобия гипотез Я] "смена ситуации уже наступила" и Но "смена ситуации еще не наступила", являющегося монотонной функцией апостериорной вероятности КС. Показано, что Ь5 удоатстворяст рекуррентному соотношению

¿т+1 = 7т+1ат+1Ат1+1(^т+1, '¡т} + 7т+1 («т+1 - 1)Вт+1(г1т+1,1]т),

для вычисления коэффициентов которого получены соответствующие формулы. В дальнейшем результаты обобщены для случая, когда функция /г зависит также от вектора случайных параметров с заданной априорной плотностью распределения. Получены рассчетные соотношения для случаев, когда помеха г является нинеровским и сложным марковским процессом и для конкретных вариантов сигнала Л.

Рассматривается задача практического построения порогов принятия решения для отношения правдоподобия, поскольку точное аналитическое выражение для останавливающей границы получить не удается. Получены формулы для значений границы в момент истечения резерва времени и для моментов с большим резервом времени. Предлагаются варианты приближенной аппроксимации границы внутри интервала возможных значений.

Доказано, что при большом отношении «сигнал/шум» отношение правдоподобия определяется уравнением £„ = Ап(г]п, г?и_1) ; что позволяет перейти к процедуре последовательного различения гипотез Н\ и Но- В этом случае обнаружение КС основано на накоплении логарифма отношения правдоподобия: 1п = /„_ 1 + 1пД, (рис. 3.1).

3.4. Исследование качества и эффективности ситуационного управления в изолированных КС в условиях помех

В данном разделе рассматриваются вопросы оценивания качества и эффективности ситуационного управления на основе компьютерного моделирования. Исследуются динамические показатели процесса управления в КС. Оцениваются статистические показатели качества обнаружения КС и принятия управленческого решения в изолированных ситуациях.

помех

если 5 < А, если й > А,

Рис. 3.1. Принятие решения по схеме различения гипотез

Компьютерное моделирование ситуационного управления в изолированных КС имеет целью подтвердить работоспособность метода принятия управленческого решения в КС с использованием информации о резерве времени и оценить статистические показатели его эффективности при отсутствии ряда допущений, принятых при теоретическом исследования. Моделирование проводилось на примере КС самолета «Прерванный взлет». На первом этапе исследовались и настраивались динамические показатели модели, на втором — с помощью метода статистических испытаний оценивались вероятностные показатели. При исследования динамики системы управления в КС использонались модели объекта (дифференциальные уравнения, описывающие движение Л А в нормальном и аварийном режимах), и субъекта управления (алгоритмы вычисления резерва времени и переключения стратегий управления: «взлет продолжать», «взлет прекратить»). По результатам моделирования динамики системы в КС сделаны выводы о возможности оценивать резерв времени с приемлемой точностью и предотвращать выход траекторий в запретную область при включении аварийного управления в границах оценок резерва времени.

Для оценивания вероятностных показателей проводилась генерация случайных параметров динамической модели и процессов на ее входе, вычисление показателей при каждом испытании и статистическая обработка показателей после большой серии испытаний. Генерировались шумы в измерениях фазовых координат, отсчеты и параметры наблюдаемого случайного процесса — симптома нарушения. Проводились эксперименты на пропуск КС и ложное срабатывание для предлагаемого и порогово-временного методов обнаружения КС.

Моделирование продемонстрировало стопроцентную своевременность принятия решений предлагаемым методом — ни в одном из испытаний не зарегистрировано попаданий в безвыходную ситуацию (чего нельзя сказать о порогово-временном методе). Эксперименты по сравнительной оценке вероятностей ошибок одного рода (пропуска КС или ложного срабатыва-

ния) при однопорядковых уровнях ошибок другого рода продемонстрировали (рис. 3.2) существенное (в среднем в 10 раз) повышение достоверности принятия решений при использовании предлагаемого метода. То есть при однопорядковых уровнях ошибок одного рода, н среднем, на порядок уменьшаются ошибки другого рода. Расчеты показали, что в рассмотренном примере это приведет к уменьшению общей вероятности аварии по крайней

Рис. 3.2. Результаты статистического моделирования (случай рапных вероятностей ошибок одного рода):-известная система; -

предлагаемая система

Глава 4

Разработка моделей и методов ситуационного управления СТО в условиях помех и КС при ситуационном взаимодействии

В этой главе на теретическом уровне детализируются ранее разработанные концептуальные положения решаемой проблемы применительно к ситуационному взаимодействию. Разрабатываются модели и методы анализа ситуационного взаимодействия в условиях помех. Разрабатываются иерар-

хическая модель управления ситуационным взаимодействием и и метод ее помехоустойчивой интерпретации. С помощью компьютерного моделирования исследуется эффективность ситуационного управления.

4.1. Разработка моделей и методов анализа межситуационного взаимодействия в условиях помех

В данном разделе разрабатывается и исследуется модель межситуационного взаимодействия в условиях помех на осноое графов переходов ситуаций. Производится анализ ситуационного взаимодействия при управлении СТО в КС в условиях помех с целью построения графовой мидели объективных ситуаций. Обсуждается подход к контролю текущей ситуации на основе оценивания субъективных ситуаций. Предлагается метод активных графов для оценивания текущих субъективных ситуаций в условиях помех. Разрабатывается и исследуется оптимальное кодирование субъективных ситуаций для повышения помехоустойчивости их оценивания.

В качестве модели ситуационного взаимодействия рассматриваются графы объективных ситуаций, вершины которых соответствуют изолированным ситуациям (подситуациям), а дуги — возможным переходам ситуаций. Поясняются приемхл отражения в модели особенностей ситуационного взаимодействия (фиктивные вершины и дуги, укрупненные состояния, рекурсия). Рассматривается задача построения графа субъективных ситуаций (ГСС), как представление в субъекте управления графа объективных ситуаций. Предлагается классификация предикатов переходов ситуаций, ассоциированных с дугами ГСС, и требования к ним, обеспечивающие корректный контроль текущей объективной ситуации на ГСС.

Введено понятие активного ГСС как подграфа ГСС, учитывающего только дуги с истинными (активными) предикатами. Предложен метод оценивания текущей ситуации, основанный на переходах по активному ГСС из исходной ситуации в остановочную (не содержащую активных дуг) на каждом цикле анализа. Исследуется вопрос об адекватности субъективной оценки текущей- объективной ситуации на основе введенных понятий локальной и глобальной стабилизируемое™ оценок. Показано, что совместный анализ связных компонент возможных активных ГСС позволяет исследовать внутреннюю помехоустойчивость субъективной модели.

Исследуется избыточное кодирование ситуаций ГСС для повышения помехоустойчивости при случайных кодовых сбоях. Ищется такое распределение N кодовых слов между М ситуациями (М < N), которое минимизирует вероятность ошибки г при заданных ограничениях:

min Л = Ms{Q(s)} = ^pols)«?,, Q<es, Vs€ßS)

3

где — множество входных совокупностей значений предикатов s; po[s) — априорная вероятность совокупности s; Q3 — вероятность ошибки для совокупности е, — допустимая вероятность ошибки. Получены выражения для фупкций К и Q, учитывающие внутреннюю помехоустойчивость ГСС, и построен рекурсивный алгоритм решения задачи методом «индукции назад». В рассмотренном примере кодирования ситуаций на модели КС «Сваливание», использование предложенного метода существенно (на не-

сколько порядков) повышает помехоустойчивость к сбоям кодов по сравнению с традиционными методами.

4.2. Разработка модели управления ситуационным взаимодействием в условиях помех

В данном разделе разрабатывается модель ситуационного взаимодействия в условиях помех, ориентированная на использование в базе знаний в иерархической системе ситуационного управления СТО. Предлагается иерархическая ситуационная модель с использованием нечетких предикатов с последовательным анализом переходов ситуаций на временном интервале. Модель иллюстрируется на примере КС * С в алп в; ш и с»с а м о л ет л -

Рассматривается модель ситуационного взаимодействия для «встраивания» ее в базу знаний управляющей системы. Разработанная с этой целью структура помехоустойчивой иерархической ситуационной модели (ИСМ) включает пять укрупненных объектов: исходную и текущую модели, интерпретатор, наборы предикатов активности и внешних процедур (рис.4.1). Исходная модель составляется разработчиком в форме сети объектов четырех типов: ситуаций, переходов (связывающих пары ситуаций одного уров-

Интерпретатор ИСМ

Я — правила Стек

Р — предикаты УОМ УОС УОД ФЭ ФГ

С — действия УЦО ФНД

Преднкаты активности

Внешние процедуры

Исходная модель

Текущая модель

Рис. 4.1. Состав помехоустойчивой ИСМ

ня), погружений (связывающих ситуацию с внутренней подмоделью), акций (связывающих ситуацию с внешней процедурой). Текущая модель есть подграф исходной модели, динамически формируемый интерпретатором в процессе управления. Интерпретатор представляет собой алгоритм обработки исходной модели, вызывающий соответствующие внешние процедуры (управляющие воздействия на. объект) с учетом текущих значений предика-

тов активности (внешних процедур-функций, вырабатывающих по запросу логический результат для текущих значений параметров управления). Помехоустойчивость ИСМ обеспечивается в ходе ее интерпретации, для чего в текущей модели предусмотрен учет гипотетических ситуаций. Для контроля гипотетических ситуаций предложена модель нечетких предикатов с тремя возможными значениями: 1 — «да», 0 — «нет», — <<не знаю», соот-ветсвующими наличию, отсутствию и неопределенности (незаконченности анализа) перехода ситуации.

Выразительные возможности ИСМ проверены в ходе разработки ситуационной модели для исследования процессов управления самолетом в КС «Сваливание». Модель включает симулятор, соответствующий движению JIA вблизи срыва потока на крыле и при его возникновении, контроллер, воспроизводящий управление JIA на этих режимах, и вспомогательные компоненты для проведения испытаний. Семь подмоделей образуют 3-уровпевую иерархию, содержащую 3G ситуаций, 36 переходов, 7 погружений, 16 акций. Из 36 предикатов 4 являются нечеткими. Сделан вывод о способности модели отражать качественные состояния системы управления с разной степенью детализации и абстракции от укрупненных ситуации па верхнем уровне до динамических процессов на нижнем.

4.3. Разработка метода помехоустойчивой интерпретации иерархической модели ситуационного взаимодействия

Б данном разделе разрабатывается метод помехоустойчивой интерпретации для модели ситуационного взаимодействия. Концепция контроля многошаговых гипотез конкретизируется для иерархических ситуационных моделей, использующих нечеткие предикаты переходов ситуаций. Строится система формальных правил, задающих процесс интерпретации на высоком уровне абстракции. Исследуется процесс помехоустойчивой интерпретации на серии примеров ситуационного взаимодействия.

На основе концепции многошаговых гипотез и нечетких предикатов разработан метод помехоустойчивой интерпретации ИСМ. Используя исходный экземпляр текущей модели (с предыдущего цикла интерпретации) и текущие значения предикатов, интерпретатор строит выходной экземпляр текущей модели (для следующего цикла интерпретации), сопровождая это вызовом ассоциированных внешних процедур.

Предложена структура интерпретатора ИСМ, содержащая среду, действия, предикаты и правила интерпретации (см. рис.4.1). Среда включает набор 4 указателей и 3 признаков, задающих текущий шаг и состояние интерпретации (обрабатываемую подмодель, ситуацию, дугу и т. п.) Для сохранения и восстановления среды предусмотрен стек. Действия интерпретации — это набор атомарных операций D = {Di,..., £>15} , таких как D3 : «Сохранить среду» или £>12: «Установить следующую дугу в качестве обрабатываемой» , выполнение которых сопровождается изменением текущей модели и (или) среды интерпретации. Предикаты интерпретации — набор атомарных условий Р — {Pi... Ре}, таких как Pi: «Есть дуги для обработки ?» или Ре : «Активная дуга?», управляющих процессом интерпретации. Правила интерпретации R — {iij... задают последовательность выполнения действий D в зависимости от значений предикатов Р. Например, правило Ri: «Интерпретация ситуации» имеет вид Rj -> {£>12; if Pi then Я2}, где

R2 — правило «Интерпретация оставшихся дуг», которое, в свою очередь, имеет вид R? if Л then Я2}, и т.д.

С целью верификации модели исследован процесс помехоустойчивой интерпретации путем пошагового выполнения правил интерпретации для двухуровневой ИСМ. Для заданных значений предикатов строились циклограммы интерпретации, содержащие последовательность применения правил, выполняемых при этом действий и соответствующего изменения среды интерпретации. По циклограмме определялась динамика текущего состояния в форме последовательности графов текущей модели. Результаты свидетельствуют о работоспособности и корректности разработанного метода интерпретации. Продемонстрирована способность интерпретатора учитывать и контролировать гипотетические переходы ситуаций по значениям нечетких предикатов, реализуя метод многошаговых гипотез.

4.4. Исследование качества и эффективности ситуационного управления

при ситуационном взаимодействии в условиях помех

В данном разделе обсуждаются модели, методика, результаты исследования эффективности ситуационного управления СТО в условиях помех при ситуационном взаимодействии на основе компьютерного моделирования.

Для проверки работоспособности и количественной оценки эффективности управления в условиях помех при ситуационном взаимодействии проведены статист ические испытания ИСМ с помощью компьютерного моделирования. Исследовались поведенческие, временные и вероятностные показатели на примере разработанной в п. 4.2 ситуационной модели «Сваливание». В ходе статистических экспериментов генерировались случайные помехи, определялись ситуационные траектории и рассчитывались отдельные показатели, которые затем статистически обрабатывались па множестве испытаний. Оценивалось запаздывание в принятии решений, время вывода из КС потеря высоты, вероятности ложных решений для трех вариантов модели: предлагаемого (с нечеткими последовательными предикатами), компромиссного (с последовательными предикатами) и традиционного (с фиксированным временем анализа).

Результаты экспериментов (рис. 4.2) свидетельствуют о том, что предлагаемый подход на основе контроля многошаговых гипотез, существенно эффективнее по временным показателям. Для примерно одинаковых вероятностей ошибок среднее запаздывание в принятии решений у предлагаемого варианта в 1,4 раза меньше, чем у компромиссного, и в 2,4 раза, чем у традиционного. Среднее время вывода из КС меньше в 1,2 и 1,5 раза. Это приводит к уменьшению средней потерн высоты в 1,4 и в 1,8 раза. Преимущества метода многошаговых гипотез особенно заметны в экспериментах в условиях ложного сваливания, где зафиксировано уменьшение среднего запаздывания в 3 и 5,5 раза, среднего времени вывода в 1,6 и 1,8 раза, и потери высоты в 2 и 4,4 раза.

а 5

Рис. 4.2. Оценки распределений в эксперименте «Сваливание.): а — для вр мени вывода (толстые линии) и запаздывания (тонкие линии); 6 для потери высоты; варианты обнаружителей: 1 — постояниь 2 - - последовательные; 3 — последовательные нечеткие

Глава 5

Разработка информационно-алгоритмического обеспечения сист мы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС и пр| кладные аспекты

В этой главе на основе полученных концептуальных и теоретических резул татов разрабатывается информационное и алгоритмическое обеспечение п мехоустойчивой системы ситуационного управления. Кроме того, обсужд ются вопросы практического приложения полученных результатов. Разр батываются: структура обеспечивающей части системы; информационш обеспечение для реализации моделей в вычислительной среде; алгоритмич ское обеспечение для помехоустойчивой интерпретации моделей п процеа управления; средства имитационного моделирования для исследования т мехоустойчивости на ЭВМ.

5.1. Разработка информационного и алгоритмического обеспечения для ре; лизации ситуационного управления СТО в условиях помех и КС

В данном разделе разрабатывается объектно-ориентированное информационное и алг-ритмическое обеспечение для реализации помехоустойчивых иерархических ситуацио: ных моделей в вычислительной системе. Оно включает объектно-ориентированную ¡1С: с временной обработкой в виде системы объектов для описания общей структуры моделе и ее динамического состояния, а также алгоритм интерпретации ИСМ на основе реку| сивной процедуры обработки модели. Обсуждается пошаговая интерпретация ИСМ и конкретных примерах.

Предложенная объектно-ориентированная модель обнаружителя с временной обработкой основана на выдаче по запросам интерпретатора одного из трех значений: 1 — событие обнаружено; 0 — событие не обнаружено; '/г — идет анализ гипотезы о наступлении события. Это дает возможность единообразно использовать в ИСМ обнаружители как с временной обработкой, так и без нее, как с фиксированным, так и с переменным временем обработки (последовательные обнаружители). Предложенная объектно-ориентированная ИСМ с временной обработкой реализует метод многошаговых гипотез, обеспечив;« преимущества объектно-ориентированного подхода при проектировании и реализации моделей. Многошаговые гипотезы строятся и корректируются в виде надграфа ИСМ в динамической памяти текущего состояния модели. Предложенный алгоритм помехоустойчивой интерпретации ИСМ основан на рекурсивной циклической обработке текущего состояния ИСМ, в процессе которой производится контроль и коррекция многошаговых гипотез, а также выполнение действий, ассоциированных с текущими и гипотетическими состояниями и переходами. Проверка корректности предложенного алгоритма интерпретации проведена путем его пошагового выполнения для заданных тестовых значений предикатов активности тестовой ИСМ. Приведенные примеры, помимо всего прочего, поясняют принцип действия алгоритма интерпретации в характерных условиях.

5.2. Разработка средств имитационного моделирования системы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС в среде МАТЬАВ

В данном разделе разрабатывается комплекс программных средств для имитационного моделирования системы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС, обсуждается его реализация в инструментальной среде МАТЬАВ. Излагается методика организации имитационного моделирования и анализа результатов.

Разработанный комплекс программных средств для имитационного моделирования позволяет проводить исследование ситуационного управления СТО в условиях помех и КС в инструментальной среде МАТЬАВ. Методика организации имитационного моделирования и анализа результатов позволяет сочетать преимущества ситуационного подхода с мощными средствами моделирования динамических систем, предоставляемые МАТЬАВ.

5.3. Анализ возможных приложений помехоустойчивого ситуационного управления для робототехнических систем

В данном разделе обсуждаются особенности использования разработанного подхода для ситуационного анализа и принятия решений по управлению летательными аппаратами и робототехническими системами в условиях помех как для изолированных ситуаций, так и при ситуационном взаимодействии. Излагается инженерная методика проектирования основных модулей системы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС.

Проведенный анализ особенностей ситуационного подхода к управлению робототехнической системой в условиях помех на примерах КС, связанных с предотвращением столкновений манипуляционно-транспортных систем с опасными объектами, показал принципиальную работоспособность предложенного подхода. Рассмотренные особенности ситуационного взаимодействия и иерархии ситуаций, связанных с управлением

манипуляционно-транспортной системой на основных этапах ее функционирования, а также автономным мобильным роботом в опасной зоне демонстрируют возможность применения подхода к данному классу СТО. Проведенный анализ особенностей ситуационного подхода к управлению автономным мобильным роботом в помещении с химическим заражением на примере КС, связанной с предотвращением гибели робота вследствие химического загрязнения, показал принципиальную работоспособность предложенного подхода.

5.4. Анализ перспектив развития ситуационного подхода к управлению СТО в условиях помех и КС

В данном разделе обсуждаются перспективы дальнейшего развития разработанного подхода к помехоустойчивому ситуационному управлению СТО в условиях помех и КС в концептуальном, теоретическом, прикладном и других аспектах. Намечаются пути дальнейших исследований.

Дальнейшее развитие разработанного подхода к обеспечению помехоустойчивости ситуационного управления СТО в условиях помех и КС в концептуальном плане связано с учетом промежуточных решений в ходе анализа ситуации и ситуационного взаимодействия при принятии ошибочных решений; в теоретическом — с распространением подхода на другие модели устраняемой неопределенности и на другие дискретно-событийные модели, а также с учетом корреляции оценок неопределенности и резерва времени; в прикладном — с созданием лингвистического обеспечения ситуационных моделей четвертого поколения, переносом их на другие платформы и созданием САБЕ-средств их разработки, внедрения и модификации.

Приложение

Приложение диссертации содержит сведения о практическом использовании полученных автором научных результатов.

Результаты и выводы

В диссертации на основании выполненных автором исследований осуществлено решение научно-технической проблемы разработки концептуально-теоретических основ и информационно-алгоритмического обеспечения ситуационного подхода к управлению в условиях помех и КС для повышения помехоустойчивости и безопасности функционирования СТО, имеющей важное народно-хозяйственное значение в комплексе проблем, связанных с обеспечением эффективности и безопасности функционирования указанных объектов. В ходе исследования получены следующие результаты:

1) Решена задача разработки концептуальных основ помехоустойчивости ситуационного управления СТО в условиях помех и КС. В результате решения задачи получены и исследованы:

- концепция помехоустойчивого ситуационного управления на основе координации процессов анализа текущих ситуаций и принятия управленческих решений на микро- (в изолированных ситуациях) и макро- (при ситуационном взаимодействии) уровнях;

- концепция обеспечения помехоустойчивости в изолированных ситуациях на основе динамического оценивания резерва времени п учета временных ограничений в процессе управления в условиях помех;

- концепция обеспечения помехоустойчивости при ситуационном взаимодействии на основе последовательного оценивания достоверности многошаговых гипотез о переходе ситуаций в условиях помех.

Полученные результаты дают общие конструктивные идеи и руководящие принципы разработки ситуационного управления СТО в условиях помех и КС.

2) Решена задача разработки теоретических основ помехоустойчивости ситуационного управления СТО в условиях помех и КС для изолированных ситуаций. В результате решения задачи получены и исследованы:

- модель изолированных КС в условиях помех, в которой учитывается случайный характер границ и наблюдаемых признаков ситуации;

- метод динамического оценивания резерва времени СТО в изолированных КС в условиях помех;

- метод принятия решения о смене ситуации на основе последовательного анализа признаков ситуации с использованием информации о резерве времени;

- показатели качества и эффективности принятия управленческих решений в изолированных КС.

Полученные результаты позволяют:

- учесть влияние помех на оценивание резерва времени, выражающееся в возникновении неопределенного участка границы КС и в появлении неопределенности времепи достижения границы КС;

- исполыовать апостериорную вероятность КС, не смотря на неаддитивность функции риска, в качестве достаточной статистики последовательного анализа ситуации;

- анализировать гипотезы о смене ситуации па основе последовательного оценивания апостериорной вероятности КС и сравнения ее с останавливающими границами, регулируемыми в зависимости от текущих опенок резерва времени;

- пошагово уточнять достоверность гипотез о смене ситуаций на основе полученных рекуррентных формул для отношения правдоподобия;

- уменьшить вероятности опасных последствий и ложных тревог (соответственно в 7 и в 10 раз для рассмотренных примеров) в сложных ситуациях, когда время, необходимое для достоверного анализа, соизмеримо с располагаемым резервом времени.

3) Решена задача разработки теоретических основ помехоустойчивости ситуационного управления СТО в условиях помех и КС при ситуационном взаимодействии. В результате решения задачи получены и исследованы:

- модель ситуационного взаимодействия, ориентированная на анализ переходов ситуаций в условиях помех;

- метод активных графов для оценивания текущих ситуаций в условиях помех и помехоустойчивого кодирования;

- модель ситуационного взаимодействия с использованием нечетких предикатов, ориентированная па использование в базе знаний системы управления;

- метод помехоустойчивой интерпретации указанной модели, реализующий контроль многошаговых гипотез на основе предложенной системы формальных правил;

- показатели качества и эффективности принятия управленческих решений при ситуационном взаимодействии;

Полученные результаты позволяют:

- построить модели объективных ситуаций, отражающие ситуационное взаимодействие в реальных КС, и на этой основе синтезировать графы субъективных ситуаций и наборы предикатов переходов;

- проанализировать помехоустойчивость ситуационного взаимодействия и существенно (на несколько порядков в рассмотренном примере) повысить помехоустойчивость по отношению к случайным сбоям кодов ситуаций;

- задавать иерархию управленческих ситуаций СТО и ассоциированных с ситуациями нечетких последовательных предикатов, обеспечивая взаимосвязь моделирования КС на микро- и макро- уровнях;

- контролировать текущее состояние ситуации, принимать и реализо-вывать управленческие решения на основе динамического построения иерархии текущих и гипотетических ситуаций;

- сократить время анализа КС и повысить достоверность принимаемых управленческих решений (соответственно на половину и в 3 раза в рассмотренных примерах) в сложных ситуациях, когда время достоверного анализа соизмеримо с временем многошаговых переходов ситуации.

4) Решена задача разработки информационного и алгоритмического обеспечения ситуационного управления СТО в условиях помех и КС и его приложений для различных видов СТО. В результате решения задачи получены и исследованы:

- структура обеспечивающей части системы ситуационного управления в условиях помех;

- объектно-ориентированное информационное обеспечение системы ситуационного управления в виде набора объектов для представления структуры помехоустойчивых иерархических ситуационных моделей и их динамического состояния в вычислительной системе;

- объектно-ориентированное алгоритмическое обеспечение для интерпретации помехоустойчивых иерархических ситуационных моделей в вычислительной системе в процессе управления;

- комплекс программных средств для имитационного моделирования

системы ситуационного управления в условиях помех и методика его применения.

- инженерная методика проектирования основных модулей системы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС;

- результаты применения разработанных моделей и методов к задачам управления ЛА в условиях помех и возможности КС;

- результаты применения разработанных моделей и методов к задачам управления робототехническими системами в условиях помех и возможности КС;

- направления дальнейшего развития разработки концептуально-теоретических основ и информационно-алгоритмического обеспечения ситуационного подхода к управлению в условиях помех и КС для повышения помехоустойчивости и безопасности функционирования СТО.

Полученные результаты позволяют:

- программировать законы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС в форме помехоустойчивых иерархических ситуационных моделей на высоком уровне абстракции;

- единообразно использовать п системе управления обнаружители как с временной обработкой, так и без нее, как с фиксированным, так и с переменным (последовательные) временем обработки;

- обеспечить преимущества объектно-ориентированного подхода при проектировании и реализации моделей в вычислительной системе СТО;

- проводить исследование системы ситуационного управления СТО в условиях помех и КС в инструментальной среде МАТЬАВ, сочетая преимущества ситуационного подхода с мощными средствами моделирования динамических систем.

- проектировать модули ситуационного анализа и принятия решения в изолированных ситуациях и при ситуационном взаимодействии для реализации в системе управления СТО;

- использовать полученные результаты в системах управления ЛА, функционирующих в условиях возможности КС, связанных со сваливанием и для иерархии ситуаций управления ЛА на основных этапах его функционирования;

- использовать полученные результаты в робототехнических системах управления, функционирующих в условиях возможности КС, связанных с столкновениями манипуляцнонно-трапспортных систем с опасными объектами, и для иерархии ситуаций, связанных с управлением маннпуляциопно-транспортной системой на основных этапах ее функционирования.

Основные публикации

1. Юсупова Н.И. Результаты исследования эффективности индикации'объекта в критических ситуациях // Разработка описательной модели возникновения и развития критических ситуаций: Отчет по НИР. - Уфа, 1974 / ВИНИТИ 04.03.75 Б 385617. — С. 75-88.

2. Юсупова H.И., Черняховская Л.Р., Кузнецова JI.Г. и др. Методика исследования погрешности выдачи сигнала о критической ситуации централизованной системой сигнализации // Разработка описательной модели действий летчика в критических ситуациях: Отчет по НИР. - Уфа, 1975 / ВИНИТИ 24.12.75 Б 385617. — С. 1-48.

3. A.c. 611506 (СССР). Устройство для сигнализации приближения к сваливанию самолета / Юсупова Н.И., Миронов B.D., Черняховская Л.Р. и др., 1976.

4. Юсупова Н.И. Анализ работ по определению эргономических требований к средствам индикации и органам управления с учетом возможности возникновения аварийных ситуаций самолета Ту-154 // Результаты исследования эффективности взаимодействия летчика с «электронным инструктором«: Отчет по НИР. - Уфа, 1976 / ВИНИТИ 30.12.76 Б 548852. — С. 117-131.

5. A.c. 671556 (СССР). Устройство для сигнализации о критической ситуации при пилотировании JIA / Юсупова Н.И., Миронов В.В., Юсупов ILIO. 1977.

6. Юсупова Н.И., Миронов В.В. Общий алгоритм автоматизированного управления летательными аппаратами в критических ситуациях // Моделирование и оптимизация элементов и систем JIA с использованием ЭВМ: Межвуз. совет.- семинар. - Харьков, 1977. — С. 535-537.

7. Юсупова Н.И. Об одном способе построения множества критических ситуации для сложной технической системы // Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. - Уфа, 1978. — С. 45-50.

8. A.c. 638998 (СССР). Устройство для предупреждения аварийных ситуаций / Юсупова Н.И., Дубинин Н.М., Нигматуллин Р.Г. и др. Бюл. 47, 1978.

9. Юсупова Н.И. Выбор метода моделирования сложных систем в критических ситуациях // Разработка формализованных моделей деятельности оператора в аварийной ситуации: Отчет по НИР. - Уфа, 1978 / ВИНИТИ 07.09.78 Б 698615. — С. 2-1-35.

10. Юсупова Н.И., Бакусов Л.М., Миронов В.В. Согласование точности элементов системы индикации и подсказывающего устройства в критических ситуациях // Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. - Уфа. 1978. — С. 66-70.

11. Юсупова Н.И. Определение путей минимизации структуры системы обеспечения безопасности летательных аппаратов в критических ситуациях // Разработка эргономических требований к «электронному инструктору»: Отчет по НИР. — Уфа, 1978 / ВИНИТИ 06.09.78 Г! 688525. — С. 11-22.

12. Юсупова Н.И. Определение факторов, влияющих на структуру "электронного инструктора", в зависимости от типа самолетов // Разработка форма-лизовашшх моделей деятельности оператора в аварийной ситуации: Отчет по НИР. - Уфа, 1978 / ВИНИТИ 07.09.78 Б 698615. — С. 48-55.

13. A.c. 689441 (СССР). Устройство для формирования рекомендаций оператору в критической ситуации / Юсупова Н.И., Зонабенд Ф.М., Тяпченко Ю.А. и др., 1979.

14. Юсупова Н.И., Кузнецова Л.Г. К вопросу обеспечения безопасности полетов в критических ситуациях // Оптимизация процессов функционирования авиационной транспортной системы: II Всесоюзн. науч.- практ. ковф. по безопасности полетов. - Л.: ОЛАГА, 1979. — С. 23.

15. Юсупова Н.И. О резерве времени в критических ситуациях // Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. - Уфа, 1980. — О. 109112.

16. A.c. 947890 (СССР). Устройство для предупреждения аварийных ситуаций / Юсупова Н.И., Зонабенд Ф.М., Тяпченко Ю.А. и др. Бюл. 28, 1981.

17. Юсупова Н.И., Миронов В.В. Методика построения полного множества критических ситуаций летательных аппаратов // Предотвраще1ше авиационных происшествий п гражданской авиации: 3 Всесоюз. науч.-практ. конф. по безоиасн. полетов. - JI.: ОЛАГЛ, 1982. — С. 8.

18. Юсупова Н.И., Головкин Ю.Б., Миронов В.В. Об оцешшании состояния критических ситуаций сложных технических систем // Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. G. - Уфа, 1983. — С. 126-133.

19. А.с. 1064290 (СССР). Устройство для контроля развития критической ситуации / Юсупова Н.И., Громов В.Й., Головкин Ю.Б. и др. ТЗюл. 48, 1983.

20. Юсупова II.И. К вопросу о выборе проектных вариантов автоматики силовых установок // Алгоритмизация и программирование задач j правления: Москов. конф. молодых ученых. - М., 1981. — С. 27-28.

21. Юсупова Н.И., Головкин Ю.Б., Миронов В.В. Кодирование состоянии при оценивании развития критических ситуаций // Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. 7. — Уфа, 1981. — С. 65-72.

22. А.с. 1129G45 (СССР). Устройство для определения состояния критической ситуации / Юсупова Н.И., Каримов А.Г., Ларченко П.Ф. и др. Бюл. '16, 1981.

23. Юсупова Н.И., Головкин Ю.Б., Миронов В.В. Контроль развития особых ситуаций при уиравлешш летательными аппаратами // Проблемы динамики управления и безопасности полетов: Всесоюз. науч.-техн. конф. - Рига, 1985. — С. 106-107.

2-1. Юсупова Н.И. Моделирование динамики предотвращения критических режимов летательных аппаратов // Безопасность и эффективность эксплуатации воздушного транспорта: IV Всесоюз. науч.- практ. конф. по безопасности полетов. - Л.: ОЛАГА, 1985. — С. 17-18.

25. Юсупова Н.И., Головкин Ю.Б., Миронов В.В. Об алгоритмах управления по состоянию ситуации // Управление сложными технич. системами: Межвуз. науч. сб. 8. — Уфа, 1985. — С. 107-111.

26. Юсупова Н.И. Программное обеспечение диалоговых процедур проектирования цифровых фильтров // Современные проблемы автоматического управления: VI Всесоюз. совещ.-семипар молодых ученых. - М., 1985. — С. 112-113.

27. Юсупова Н.И., Гущина О.Ю., Миронов В.В. Избыточное кодирование при оценивании развития критических ситуаций //IX симп. по проблеме избыточности в информационных системах. - Л.: ЛИАП, 1986. — С. 146-1-17.

28. Юсупова Н.И., Головкин Ю.Б., Миронов В.В. Об автоматной модели динамической ситуации // Управление сложными техническими системами: Межвуз. науч. сб. 9. — Уфа, 1986. — С. 3-10.

29. Юсупова Н.И., Молин В.Г., Миронов В.В. Вопросы организации дан-пых в системе автоматизированного проектирования алгоритмов управления

, // Проблемы автоматиз1грованной обработки информации: Межотрасл. науч. конф. - М.: ВИМИ, 1986. — С. 13-14.

30. Юсупова Н.И., Ильясов Б.Г., Кабальнов Ю.С. и др. Информационные аспекты Teopira управлешш: Учеб. пособ. — Уфа, 1987. — 90 с.

31. Юсупова Н.И., Сметанина О.Н., Амирханова JT.P. Об одном исследовании регрессионных моделей // Вопросы проектирования информационных и киберпетических систем: Межвуз. науч. сб. / Уфимск. авиац. нн-т. — Уфа, 1987. — С. 89-93.

32. Юсупова Н.И., Головкин Ю.Б., Миронов В.В. Об автоматной модели ситуационного управления // Управление сложными технич. системами: Межвуз. науч. сб. 10. — Уфа, 1987. — С. 99-111.

33. Юсупова II.И., Гущина О.Ю. Применение ситуационного управлешш ле-

тательными аппаратами в критических ситуациях // Безопасность и профилактика авиационных происшествий: V Всесоюз. науч.- практ. конф. по безопасности полетов. - Л.: ОЛАГА, 1988.

34. A.c. 14523G7 (СССР). Устройство для контроля выполнения команд управления летательных аппаратов / Юсупова Н.И., Каримов А.Г., Молин В.Г. и др., 1989.

35. Юсупова Н.И., Сметанина О.Н. Сравнительный анализ методов нелинейной регрессии // Вопросы проектирования информационных и кибернетических систем: Межвуз. науч. сб. / Уфимск. авиаи. ин-т. - Уфа, 1989. — С. 108113.

36. Юсупова Н.И., Амирханова JI.P. Корректирующие коды для хранения информации // Проблема избыточности в информационных системах: X Всесоюз. симп. - Л., 1989. — С. 113-114.

37. A.c. 1642477 (СССР). Многоканальный регрессиометр / Юсупова Н.И., Виноградова Л.В., Сметанина О.Н. и др. Бюл. 14, 1991.

38. A.c. 1702417 (СССР). Устройство для контроля состояния объектов / Юсупова Н.И., Каримов А.Г., Ларченко П.Ф. и др. Бюл. 48, 1991.

39. Юсупова Н.И., Миронов В.В. К определению резерва времени системы управления в критической ситуации // Вопросы управления и иросктир. в информац. и кибернетич. системах: Межвуз. науч. сб. — Уфа, 1992. — С. 2130.

40. Юсупова Н.И. Моделирование методов обработки характеристик измерителей // Разработка систем технического зрения и их применение в промышленности: Всесоюзная научно- техн. копф. — Уфа: Изд. УАИ, 1992. — С. 69-70.

41. A.c. 1797098 (СССР). Устройство для формирования кода текущего состояния критической ситуации технического объекта / Юсупова Н.И., Каримов А.Г., Молин В.Г. п др. Бюл. 7, 1993.

42. Jusupova N.I., Mironov V.V. Intelligent decision making in critical situations and air-space complexes control // Proc. of Third Chiiia-Russia-Ukraine Symposium on Astronautical Sciencc and Technology. — Xi'an, China, Sep. 1994. — P. 365-366.

43. Св-во о per. прогр. для ЭВМ № 940430. Транслятор моделей иерархических процессов / Юсупова Н.И., Миронов В.В., Гончар Л.Е. / РосАПО, 04.10.94.

44. Юсупова Н.И., Ильясов Б. Г., Миронов В.В. Модели предупреждения критических режимои управляемых объектов в условиях неопределенности // Изд. УНЦ РАН. — Уфа, 1994. — 52 с.

45. Юсупова Н.И., Ильясов Б. Г., Миронов В.В. Иерархические модели процессов управления: описание, интерпретация и лингвистическое обеспечение // Изд. УГАТУ. — Уфа, 1994. — 152 с.

46. Юсупова Н.И., Миронов В.В. Интеллектуальное управление техническими объектами в критических ситуациях // Первый межд. симпоз. "Интеллектуальные системы 94". - Махачкала, 1994. — С. 11-14.

47. Юсупова Н.И., Миронов В.В., Гончар Л. Е. Лингвистические средства моделирования иерархических процессов управления // Управление в экономических системах: Межвуз. науч. сб. - Уфа, 1994. — С. 44-49.

48. Jusupova N.I., Mironov V.V. User and application system decision coordination and intelligent control in critical situations // Proc. of the IF1P 13th World Computer Congress, vol. 3. — Hamburg, Germany, 1994. — P. 376-381.

49. Юсупова Н.И., Миронов В.В., Гончар Л.Е. Лингвистические средства моделирования иерархических процессов // Проблемы управления и навигации

авиационно-космических систем; 3-я межлед. науч.-техн. конф. — Киев, 1994.

50. Cd-do о per. прогр. для ЭВМ № 940431. Интерпретатор моделей иерархических процессов / Юсупова Н.И., Миронов В.В., Гончар JI.E. / РосЛПО, 04.10.94.

51. Jusupova N.I., Iljasov D.G., Mironov V.V. An intelligent control for an autonomous system using models of critical situations // Proc. of the Int. Conf. on Intelligent Autonomous Systems. — Karlsruhe, Germany, 1995. — IOS Press. — P. 553-560.

52. Юсупова Н.И., Миронов В.В., Гончар JI. Б. Транслятор и интррпретатор иерархических моделей. — Депоиир. и ВИНИТИ 24.03.95 М00-В95. — 22 с.

53. Jusupova N.I., Iljasov B.G., Mironov V.V. Control in critical situations with uncertain constraints // Book of Abstracts: The Third Int. Congress on Industrial and Applied Mathematics 1CIAM 95. — Hamburg. Germany, 1995. — CUB1S. — P. 371.

54. Jusupova N.I., Iljasov B.G., Mironov V.V. Critical situations modelling for control systems // Collection of abstracts: 17th IF1P TC7 Conf. on Systems Modelling and Optimization, Vol. 2. — Prague, Czech Republic, 1995. — UTIA Press.

— P. 667-6C8.

55. Юсупова Н.И., Миронов B.B., Гончар JI.E. Принципы организации внутреннего представления иерархических моделей // Управление в сложных си стемах: Межвуз. науч. сб. — Уфа, 1995. — О. 100-107.

56. Jusupova N.I., Iljasov B.G., Mironov V.V. Spacecraft risk management using critical situation models // Book of Abstracts: 40th Int. Astronáutica] Congress.

— Oslo, Norway, 1995. — IAF. — P. 145.

57. Jusupova N.I., Iljasov B.G., Mironov V.V. Spacecraft risk management using critical situation models. — Preprint: 4Gth International Astronautical Congress — Oslo, Norway, 1995. — IAF. ■— 9 pp.

58. Юсупова Н.И. Автоматные модели распознавания критических ситуаций в условиях помех // Непрерывно-логические методы и модели ы пауке, технике и экономике. Международная научно- техническая конференция. -- Пенза: ПТИ,

1995. — С. 73.

59. Jusupova N.I., Iljasov B.G., Mironov V.V. Models of critical situations for intelligent control // Proc. of the 2nd Asia-Pacific Conf. on Control and Measurement.

— Wuhan-Chong-Ging, China, 1995. — Aviation Industry Press. — P. 274-278.

60. Пат. 2032936 (РФ). Устройство для выдачи сообщений / Юсупова Н.И., Каримов А.Г., Ларчеико П.Ф. и др. Бюл. 10, 1995.

61. Юсупова Н.И., Миронов В.В., Сметанина О.Н. Иерерхические модели интеллектного управления в условиях помех // Проблемы совершенствования робототехнических и интеллектуальных систем летательных лгагаратов: Всероссийская научно-техн. конф. - М.: МАИ, 199G.

62. Юсупова Н.И., Рембольд У., Никифоров Д.В. и др. Моделирование поиска траектории плоского редундантного манипулятора п неопределенном тоннеле / / Управление в сложных системах: Межвуз. науч. сб. / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа, 1996. — С. 57-61.

63. Юсупова Н.И., Ильясов Б.Г., Миронов В.В. Модели критических ситуаций при управлении техническими объектами. — Изд. УНЦ РАН. — Уфа,

1996. — 48 с.

64. Юсупова Н.И., Ильясов Б.Г., Кабальнов Ю.С. и др. Оценка локальной области безопасного движения автономного подвижного объекта // Интеллектуальные автономные системы: Международное научное издание. — Уфа-Карлсруэ, 1996. — С. 13-16.

65. Юсупова Н.И., Никифоров Д.В., Рембольд У. и др. Эвристический алгоритм планирования траекторий редундантного манипулятора в неопределенном пространстве // Интеллектуальные автономные системы: Международное научное издание. — Уфа-Карлсруэ, 1996. — С. 57-62.

66. Юсупова Н.И., Миронов В.В., Сметанина О.Н. Помехоустойчивая интерпретация иерархических ситуационных моделей // Интеллектуальные автономные системы: Международное научное издание. — Уфа-Карлсруэ, 1996.

— С. 33-47.

67. Yusupova N.Y., Iijasov B.G., Vasilyev V.I., et al. Intelligent, object-oriented hierarhical model for control algorithms design // Proc. of the 3th IFAC Symp. on Intelligent Components and Instruments for Control Applications. Annecy, France, 1997. — P. 485-490.

68. Юсупова Н.И. Критические ситуации и принятие решений при управлении в условиях помех. — Уфа: Гилсм, 1997. — 112 с.

69. Юсупова Н.И., Гончар JI.E., Шахмаметова Г.Р. О некоторых свойствах избыточных манипуляторов // Вопросы управления и проектирования в информационных и кибернетических системах: Межвуз. науч. сб. — Уфа, 1997.

— С. 125-130.

70. Юсупова Н.И., Никифоров Д.В., Шахмаметова Г.Р. и др. Планирование траекторий избыточных манипуляторов // Вычислительная тешка и нопые информационные технологии: Межвуз. науч. сб. — Уфа, 1997. — С. 132140.

71. Jusupova N.I.. Gonchar L.E., Rembold U., et al. Iterative recursive algorithm for path planning for redundant manipulators in liiglily constrained environment. // Book of Abstracts: 48th Int. Astronautical Congress. — Turin, Italy, 1997.

— IAF. — P. 119.

72. Jusupova N.I., Gonchar L.E., Rembold U., et al. Iterative recursive algorithm for path planning for redundant manipulators in highly constrained environment. — Preprint: 48th International Astronautical Congress — Turin, Italy, 1997.

— IAF. — 9 pp.

73. Vasilyev V.I., Iijasov B.G., Yusupova N.Y. Adaptive control of robot manipulators with automatic choice of sampling period on the base of fuzzy logic // Proc. of the 3th Asian Conf. on Robotics and its Applications. Tokyo, Japan, 1997.

— P. 341-346.

74. Юсупова Н.И., Миронов В.В. Об анализе межситуационного взаимодействия при управлении сложным техническим объектом в условиях помех в критических ситуациях // Математика и теория управления: Науч. сб. / Ин-т математики УНЦ РАН. — Уфа, 1997. — С. 71-89.

75. Управление динамическими системами в условиях неопределенности: Под ред. В.И. Васильева, С.Т. Кусимова, Б.Г. Ильясова / Васильев В.И., Кабальнов Ю.С., Юсупова Н.И. и др. — Наука, 1997. — 370 с.

76. Yusupova N.I., Ilyasov B.G., Kabalnov Yu.S., Rembold U. Estimation of limits of local Area of safe movement of autonomous mobile objects // Int. Exchange Programs. Guest Lccture Series. No. 7. — Meiji Univ., Japan, 1997. — pp. 11-13.

77. Yusupova N. I., Nikiforov D. V., Rembold U., Boner P. Heuristic path planning for redundant manipulators // Int. Exchange Programs. Guest Lecture Series. No. 7. — Meiji Univ., Japan, 1997. — pp. 17-18.

78. Jusupova N.I., Iijasov B.G., Mironov V.V. Spacecraft risk management using critical situation models // Space Safety and Rescue: Publications of the American Astronautical Society. Science and Technology Series. Volume 93, Ed. G. W. Heath.