Многокритериальная оптимизация систем управления сложными объектами методами эволюционного поиска

• Автор: Гарипов, Валерий Рашитович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ и формализация задач синтеза систем управления космическими аппаратами
1.1. Система управления космическими аппаратами связи и ретрансляции
1.2. Технологический контур. Анализ и формализация задачи определения коэффициентов готовности БКУ и НКУ
1.3. Задачи выбора эффективного варианта технологического контура системы управления космическими аппаратами
1.4. Контур целевого управления. Задача определения показателя эффективности работы системы управления космического аппарата
1.5. Контур командно-программного управления. Задача определения показателей эффективности работы и выбора эффективного варианта системы управления
космическими аппаратами
Выводы
2. Анализ традиционных методов многокритериальной оптимизации
2.1. Методы сведения к однокритериальности
2.1.1. Свертка критериев
2.1.1.1. Принцип равномерной оптимальности
2.1.1.2. Принцип справедливого компромисса
2.1.1.3. Аддитивная свертка критериев
2.1.2. Метод уступок
2.1.3. Дискриминационный подход
2.1.4. Целевое программирование
2.1.5. Управление по идеалу
2.1.6. Метод взвешенного глобального критерия
2.1.7. Минимаксные методы
2.2. Методы сужения множества оптимального по Парето
2.2.1. Методы группы ЭЛЕКТРА
2.2.2. Метод Подиновского
2.2.3. Метод порядковой оптимизации
2.3. Классификация методов многокритериальной оптимизации
Выводы

3. Эволюционные алгоритмы в многокритериальной оптимизации
3.1. Концептуальные основы эволюционных алгоритмов
3.1.1. Эволюционные стратегии
3.1.2. Эволюционное программирование
3.1.3. Генетический алгоритм
3.2. Анализ эволюционных подходов в многокритериальной оптимизации
3.2.1. Адаптация эволюционных алгоритмов к многокритериальности
3.2.1.1. Методы составных комбинаций
3.2.1.2. Методы параллельных популяций
- 3.2.1.3. Подходы, базирующиеся на Парето-оптимальности
3.2.2. Принципы формирования ниш
3.2.3. Принцип ограничения скрещивания и способы кодирования генотипа
3.2.4. Участие лица, принимающего решение (ЛПР) в процедуре селекции
3.2.5. Перспективы развития
3,3. Метод эволюционного поиска для многокритериальной оптимизации
3.3.1. Механизм долевой пригодности
3.3.2. Турнирная селекция
Выводы
4. Программная система GAST
4.1. Модуль GAST
4.2. Модуль ANALYZER
4.3. Программа Соната
4.4. Рекомендации к использованию программной системы в локальных вычислительных сетях
4.5. Применение программной системы к решению задач многокритериальной оптимизации
4.5.1. Тестовая задача №1
4.5.2. Тестовая задача №2
4.5.3. Тестовая задача №3
4.6. Задачи эффективного выбора контуров управления КА
4.6.1. Задача выбора эффективного варианта контура технологического управления
4.6.2. Задача выбора эффективного варианта контура целевого управления
4.6.3. Задача выбора эффективного варианта командно-программного контура
Выводы
Заключение
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение.
Сложившаяся в настоящее время экономико-политическая ситуация в нашей стране существенно отразилась на процессах разработки и совершенствования космической техники, объемах космических исследований. Различные социально-экономические факторы оказывают негативное влияние на развитие российской космической индустрии. К ним можно отнести различного рода финансовые и политические кризисы, существенное снижение объема государственных заказов и жесткая конкуренция, как с российскими, так и с зарубежными фирмами. Все это, в конечном итоге, приводит к снижению темпов развития и совершенствования космической техники в нашей стране, потери приоритета среди космических держав, снижению обороноспособности государства.
В связи с этим, одними из главных задач, стоящих перед российскими специалистами сегодня, являются задачи создания, эффективного использования и расширения возможностей имеющегося технического парка, а также обеспечения наиболее эффективного управления как существующими, так и проектируемыми системами космических аппаратов (КА). Исходя из того, что КА является сложной технической системой, состоящей из множества подсистем, каждая из которых характеризуется собственным набором параметров эффективности, большинство задач оптимизации, возникающих при проектировании систем управления КА, обладают свойствами, делающими их исключительно сложными для решения. Этими свойствами являются, например, смешанные переменные, наличие многих критериев, заданных в алгоритмическом виде, многомодальность и др
Преодолению проблем, связанных с многошкальностью, многомодальностью и алгоритмичным заданием целевых функций и ограничений задач оптимизации, посвящены многие работы, в частности диссертации [58,1,12]. Проблеме многокритериальное™ также уделялось достаточно внимания. В работах [2,21] практические задачи проектирования сложных систем сводились к задачам псевдобулевой оптимизации, для которых в дальнейшем предлагались автоматаческие и человеко-машинные процедуры порождения эффективных точек и сужения множества Парето, в частности в [2] предлагалось использовать обычные процедуры сведения многокритериальной задачи к однокритериальной, а в работе [21] главное внимание уделялось процедурам сужения множества Парето и
С точки зрения возможностей использования средств управления по связной радиолинии мы не имеем никаких преимуществ перед средствами наземного комплекса управления. Преимущества появляются при децентрализации управления, т.е. когда часть задач по управлению космическим аппаратом, включая задачи планирования сеансов управления, распределяется между различными средствами управления, в данном случае - между Центром управления полетом, центральным пунктом управления по связной радиолинии и региональными пунктами управления. И хотя станция космической связи, входящая в состав средств управления по связной радиолинии, может обеспечить передачу информации между бортом и Землей в любой момент времени (естественно при штатной ориентации КА на Землю и исправных технических средствах), аппаратура управления по связному каналу (АУ СС) требует соответствующих исходных данных на сеанс управления. Некоторые преимущества дает использование транзитного режима передачи информации через АУСС, но и в этом случае все же необходимо посмотреть план сеансов управления для данного АУСС, чтобы не произошло наложения транзитного режима на уже запланированные сеансы управления. Максимальную оперативность задействования средств мы получим в случае, если они (эти средства) используются только в транзитном режиме, их работа не планируется. В этом случае они могут задействоваться без согласования с Центром управления.
С другой стороны, возникает вопрос о том, в каких ситуациях допустима передача командно-программной информации на борт космического аппарата без согласования с Центром управления. Любое такое согласование снижает оперативность управления.
Введение средств управления по связному каналу в различной степени влияет на характеристики рассмотренных контуров управления. Поскольку средства управления по связной радиолинии не обеспечивают измерения текущих навигационных параметров, контур баллистического обеспечения практически ничего не получает от внедрения этих средств. Качество его функционирования может косвенно улучшиться через повышение оперативности команднопрограммного контура в случае, если необходимо оперативное вмешательство в бортовые средства баллистического обеспечения. Общим параметром всех четырех контуров, который улучшается при определенных условиях, является оперативность задействования средств управления по связному каналу.