Источники неопределенности параметров САУ и окружающей среды.

1. Параметрическая неопределенность - зависимость свойств ОУ от неизвестных параметров. Параметры могут быть неизвестными и переменными. В теории управления такая неопределенность является наиболее простым и хорошо изученным типом. Для него разработано большое количество методов синтеза законов управления, которые основаны на алгоритмах адаптивной настройки.
Модель «вход - выход» системы можно представить следующим соотношением:

. + ,

или в векторном виде:

где вектор q – это вектор неопределенных параметров, , - матрицы неопределенных коэффициентов, независимых от времени. Такой тип неопределенности иногда называют структурированной неопределенностью. В большинстве случаев структурная неопределенность вызвана неполнотой знания аналитической структуры уравнений модели объекта управления.

Большинство САУ, в которых протекают различные процессы, функционируют в условиях неопределенности. Эта неопределенность возникает по ряду причин, основными из которых являются:

 - сложность объекта и недостаточная изученность процессов протекающих в нем;

 - стохастическая (случайная) природа основных параметров, описывающих функционирования объекта;

 - наличие большого количества возмущающих воздействий и помех на производстве, зашумленность информации;

- недостаточная достоверность исходной статистической информации, обусловленная низкой надежностью, нехватки или отсутствием промышленных средств сбора и обработки такой информации;

- недостатки методов обработки информации;
- наличие нечетких ограничений и критериев оптимизации.
Таким образом, основными источниками неопределенности в производственных условиях являются недостаточность и нечеткость исходной информации.(Ни одно из измерений не является безошибочным.Когда измеряется величина, выходное значение зависит от измерительной системы, методики измерения, мастерства оператора, окружающих условий и других воздействий.)Данные для расчета, получаемые с датчиков и контрольно-измерительных приборов всегда имеют погрешность порой очень значительную.

Неопределенность исходных параметров. Параметры различных моделей точно не известны. Причиной этого является недостаточность данных, используемых при статистическом оценивании входных параметров, невозможность точного описания поведения персонала, работающего в составе анализируемой системы, наличие допущений, принятых при составлении модели.

Имеются вероятностные законы распределения для исследуемых ситуаций, величин и наблюдаемых процессов, известные с точностью до конечного числа параметров.

2. Неопределенность внешних условийНа поведение реальных систем управления значительное влияние оказывает окружающая среда, т.е. неконтролируемые внешние факторы, которые характеризуются высокой степенью неопределенности. Для ее преодоления используют различные методы идентификации или адаптивной компенсации возмущающих воздействий [4].

Неопределенность внешних условий. Значительное влияние на поведение реальных систем управления оказывает окружающая среда. Неопределенность внешних условий учитывается в мат. Модели в виде возмущающих воздействий и сигналов задания. В большинстве практических случаев точная форма (характер поведения) внешних воздействий остается неизвестным вплоть до начала работы системы управления.

К примеру, при проектировании системы управления автоматической посадкой самолета скорость и направление ветра являются априорно неизвестными величинами, поэтому при посадке возникает необходимость корректировать управление по информации, поступающей от датчиков.

Дополнительно:

В общем случае осложненные условия эксплуатации современных технологических комплексов приводят к необходимости учета в процессе контроля и управления следующих видов неопределенности:

1. Низкая точность оперативной информации, получаемой с объектов управления, возникающая ввиду большой погрешности датчиков замера технологических параметров (расхода, давления и т.д.), их невысокой надежности, отказов каналов связи, большого запаздывания при передаче информации по уровням управления отсутствия возможности замеров параметров во всех точках технологического процесса, необходимых для моделей. Наличие такого вида неопределенности вызывает неточность в задании переменных величин в моделях, начальных и граничных условий.

2. Неточность моделей объектов контроля и управления, вызванная неэквивалентностью решений системных многоуровневых иерархических моделей и используемых на практике отдельных локальных задач.

Неточность моделей может возникать из-за неверно проведенной декомпозиции общей задачи управления, излишней идеализации модели сложного процесса, разрыва существенных связей в технологическом комплексе, линеаризации, дискретизации, замены фактических характеристик оборудования паспортными, нарушения допущений, принятых при выводе уравнений (стационарности, изотермичности, однородности и т.д.). Ввиду большой сложности объекта, существенной нелинейности, трудностей формализации, наличия различных субъективных критериев и ограничений могут применяться нечеткие модели [39, 134].

3. Нечеткость в процессе принятия решений в многоуровневых иерархических системах, обусловленная тем, что наличие четких (точных) целей и координирующих решений на каждом уровне контроля и управления, и для каждого локального устройства регулирования затрудняет процесс координации и предопределяет длительный итеративный характер согласования решений.

4. Наличие диспетчера в контуре управления и ведение процесса координации в реальной производственной системе на естественном языке, приводит к необходимости учета трудностей представления знаний диспетчера в виде алгоритмов и согласованности полученного ЭВМ решения с его оценкой [256, 297]:

- ненадежность исходной информации, получаемой от диспетчера в режиме принятия решения, неточность оценок, недоопределенность понятий и терминов, неуверенность диспетчеров в своих заключениях;

-нечеткость (неоднозначность) естественного языка (лингвистическая неопределенность [65, 98]) и языка представления правил в системах экспертного типа;

-процедура принятия решения базируется на неполной информации, т.е. нечетких посылках;

-неопределенность проявляется при агрегации правил и моделей, исходящих от разных источников знаний или от диспетчеров различных уровней управления (эти правила и модели могут быть противоречивыми, избыточными и т.п.).