2015-03-07
1788
Очевидно, розвиток мехатронных систем піде по біонічному шляху розвитку, що полягає у відтворенні принципів роботи нервової системи і, передусім, центральної нервової системи людини. Це зажадає, передусім, технічного освоєння разом з вербальним(логічним) мисленням і образного мислення, що лежить в основі інтуїції і творчості людини. На Рис. 1.9 показана структурна схема управління у живому світі і техніці.
Вербальне «левополушарное» мислення людини історично виникло на основі початкового образного «правополушарного» мислення в процесі узагальнення сенсорної інформації. Цей процес формування усе більш узагальнених понять завершується філософськими поняттями і гегелівською діалектикою - вершиною абстрактного мислення.
Проте виникає парадокс: чому, чим складніше завдання, тим менше чоловік покладається на логіку і більше на «здоровий глузд», на інтуїцію, яка заснована на образному мисленні, на візуалізації завдання?
Виявляється, логічне формалізоване мислення зв'язує уяву, заважає асоціативному пошуку рішення творчих завдань.
Одна з труднощів освоєння образного мислення в штучному інтелекті окрім, зрозуміло, самої проблеми технічної реалізації такого мислення - це необхідність симбіозу вербального і образного каналів, подібно до того, як співпрацюють дві півкулі мозку людини.
Інтелектуальні системи управління мехатронными системами базуються на двох основних ідеях: управління на основі аналізу зовнішніх ситуацій(ситуаційне управління) і використання сучасних інформаційних технологій обробки знань. Існує принаймні чотири різні інформаційні технології: експертні системи, нечітка логіка, нейромережеві структури і асоціативна пам'ять.
Ці технології детальніше будуть розглянуті в подальших розділах цього посібника(див. розділ 2).
Рис. 1.9. Структурна схема управління у живому світі і техніці
У загальному випадку складність і трудність формалізації завдань управління мехатронными системами обумовлюють доцільність і необхідність їх рішення із залученням методів і технологій штучного інтелекту.
Одним з таких методів є метод ситуаційного управління, згідно з яким кожному класу ситуацій, виникнення яких можливе в процесі функціонування системи, ставиться у відповідність деяке рішення по управлінню(дія, що управляє, программноалгоритмическая процедура, що управляє, і т. д.).
Ситуація, що тоді склалася, визначувана поточним станом, як самого об'єкту, так і його зовнішнього середовища і що ідентифікується за допомогою вимірювально-інформаційних засобів, може бути віднесена до деякого класу, для якого необхідне управління вже вважається відомим (Рис. 1.10).
Рис. 1.10. Реалізація принципів ситуаційного управління в автоматичних системах
Таким чином, практична реалізація концепції ситуаційного управління на основі сучасних інтелектуальних технологій припускає наявність розгорнутої бази знань про принципи побудови і цілі функціонування системи, специфіку використання різних алгоритмів, особливості виконавчих механізмів і керованого об'єкту. В цьому випадку класифікаційний аналіз наявних знань з урахуванням поточних свідчень вимірювально-інформаційних засобів повинен забезпечувати параметричне і структурне налаштування алгоритмів, що управляють, модифікацію програми досягнення цілей управління, а при необхідності і їх корекцію.
Важливо відмітити, що головна архітектурна особливість, яка відрізняє інтелектуальну систему управління (Рис. 1.11) від системи, побудованої за «традиційною» схемою, пов'язана з підключенням механізмів зберігання і обробки знань для реалізації здібностей по виконанню необхідних функцій в неповно заданих(чи невизначених) умовах при випадковому характері зовнішніх обурень.
Рис. 1.11. Узагальнена структура системи інтелектуального управління
До обурень подібного роду може відноситися непередбачена зміна цілей, експлуатаційних характеристик системи і об'єкту управління, параметрів зовнішнього середовища і т. д. Крім того, склад системи при необхідності доповнюється засобами самонавчання, що забезпечують узагальнення накопичуваного досвіду і на цій основі поповнення знань.
У загальному випадку об'єкт управління може бути досить складним і включати ряд функціонально підпорядкованих підсистем. Ієрархія їх підпорядкування обумовлює декомпозицію початкових цілей і завдань управління на рекурсивну послідовність вкладених складових.
Зрештою таке розділення припускає багаторівневу організацію системи управління, що має розвинені інтелектуальні можливості по аналізу і розпізнаванню обстановки, формуванню стратегії доцільної поведінки, плануванню послідовності дій, а також синтезу виконавчих законів, що задовольняють заданим показникам якості.
При цьому структура системи інтелектуального управління складним динамічним об'єктом (Рис. 1.12) повинна відповідати ієрархічному принципу побудови і включати стратегічний, тактичний і виконавчий (приводний) рівні, а також комплекс необхідних вимірювально-інформаційних засобів. Коректність замикання окремих контурів ієрархії управління визначається тим складом функціональних елементів, які забезпечують необхідну адекватність інформаційної підтримки в процесі збору і узагальнення сенсорних даних про поточний стан і дії зовнішнього середовища.
Таким чином, організація кожного рівня інтелектуального управління припускає використання унікальної сукупності власних моделей представлення знань, інформаційної підтримки, опису контрольованого об'єкту і т. д.
Рис. 1.12. Ієрархічна побудова системи інтелектуального управління складними динамічними об'єктами
Головною відмінністю концепції ієрархічної побудови систем управління складними динамічними об'єктами є використання методів і технологій штучного інтелекту як засоби боротьби з невизначеністю зовнішнього середовища.
Необхідність інтелектуалізації кожного з рівнів управління обумовлена схильністю виконуваних ними функцій впливу різних чинників невизначеності. Практичне втілення цієї концепції припускає виборче використання тих або інших технологій обробки знань залежно від специфіки вирішуваних завдань, особливостей керованого об'єкту, його функціонального призначення, умов експлуатації і т. д.
