Стохастик бошқарув объектлари ҳолатини мунтазам адаптив баҳолаш усуллари ва алгоритмлари

Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурияти. Узбекистан Республикаси ҳукумати томонидан регионал-ҳудудий автоматлаштирилган бошқариш тизимларини ривожлантириш ва ягона ахборот майдонини яратиш бўйича кабул килинган комплекс чора-тадбирлар замонавий ахборот-коммуникация технологиялари асосида ахборот-бошкарув тизимларини кенг жорий этишга йўналтирилган. Шундан келиб чиккан холда, турли функционал вазифали объектларни бошқариш ва уларнинг ҳолатини баҳолашнинг самарали усуллари ва алгоритмларини ишлаб чиқиш ўзининг долзарблиги билан ажралиб туради ва шу билан биргаликда, катта халқ хўжалиги аҳамиятига эга бўлган назарий ва амалий муаммо сифатида тўлалигича ечилмай қолмокда. Ахборотларга ишлов бериш ва бошқаришнинг мураккаб тизимлари, хусусан, технологик объектларни бошқариш тизимларининг тараққиёти аниклик тавсифларига бўлган талабларнинг доимий равишда ошиб бориши билан кизикиш уйготади. Бу масала айникса, ташқи мухит ва моделлар тавсифларининг априор ноаниклиги ва кутилмаган ўзгарувчанлиги каби реал шароитларда мураккабдир. Бундай шароитларда халакит берувчи содда омиллар сифатида каралмайдиган моделли бузилишларга нисбатан тизимнинг фаолият кўрсатиши мослашувчанлиги ва назоратига ўтиш мақсадга мувофик ва халакит берувчи омилларни баҳолаш умуман тизимнинг фаолият кўрсатиш сифатини ахамиятли даражада ошириш имконини беради. Шундай килиб, априор ноаниқликнинг юқори бўлган шароитларида бошқариш тизимларни мослаштиришнинг самарали усуллари ва воситаларини ривожлантириш ва ишлаб чикиш реал вақт жадаллигидаги кузатишлар маълумотларига самарали ишлов бериш имконини беради ва ахборотларга ишлов бериш ҳамда бошкариш тизимларининг аниклиги ва ишончлилигини оширади.
Диссертация ишига бўлган зарурият, саноатнинг турли тармоқларидаги, хусусан, кимёвий саноатдаги мураккаб технологик объектларни назорат килиш ва автоматлаштиришнинг замонавий концепцияларини кенг жорий этиш, ноаниклик шароитларида объектларни баҳолаш, идентификациялаш ва бошқариш масалаларига диқкат билан аҳамият беришни талаб этиши билан боғлиқлиги орқали ифодаланади.
Мазкур тадқикот Ўзбекистон Республикаси Президентининг «Кимёвий саноатдаги корхоналарни модернизациялаш, техник ва технологик таъминлаш дастури тўғрисида»ги 2007 йил 7 июлдаги ПФ-677-сонли фармонининг амалга оширилишини таъминлашга каратилган бўлиб, дастурдаги энг асосий масалалардан бири ишлаб чиқаришнинг техник даражаси ва самарадорлигини ошириш, замонавий юқори самарали технологиялар, курилмалар ва технологик жараёнларни энг янги бошқариш тизимларини жорий этиш йўли орқали кимёвий ишлаб чиқаришдаги экологик хавфсизлик ва эксплуатацион ишончлиликни таъминлаш ҳисобланади.
Шу жиҳатдан юқорида кўрсатиб ўтилган масалаларни ечиш замонавий ахборот технологиялари асосида технологии жараёнларни бошқариш тизимининг самарадорлигини келажакда оширишга каратилган махсус тадқиқотлар ва ишланмаларни амалга оширишни талаб қилиши келиб чиқади.
Бунда мослашиш ва назорат қилишнинг кўрсатиб ўтилган усулларини амалга ошириш бошқарилувчи объектлар динамикасининг турли хил тескари масалаларини ечиш зарурияти билан тўқнаш келади. Бундай турдаги масалалар ёмон шартланган масалалар ҳисобланади. Улар нокоррект кўйилган масалалар синфига тегишли бўлади. Бундай вазиятларда ноаниқлик шароитидаги бошқариш объекта ҳолатларини адаптив баҳолаш усуллари ва алгоритмларини синтезлаш масаласини жорий ахборотларга ишлов бериш-нинг турғун алгоритмларини қуриш услубиятини белгилаб берувчи мунтазам баҳолаш назарияси нуқтаи назаридан кўриб чикиш мақсадга мувофикдир. Шунга кўра моделли ноаниклик шароитларида технологии бошқариш объектлари ҳолатини мунтазам адаптив баҳолашнинг самарали усуллари ва алгоритмларини ишлаб чикиш ва уларни амалий жихатдан амалга ошириш-нинг ҳисоблаш схемаларини синтезлаш ниҳоятда муҳим ахамият касб этади.
Тадқиқотнинг мақсади технологик бошқарув объектлари ҳолатини моделли ноаниқлик шароитида мунтазам адаптив баҳолаш усуллари ва алгоритмларини ишлаб чиқиш ва уларни муайян ишлаб чиқариш жараёнларини автоматлаштириш ва бошқариш масалаларини ечишда амалий кўллашдан иборат.
Диссертация тадқиқотининг илмий янгилиги қуйидагилардан иборат:
кидирилаётган ечим мувофиқлигини таъминлаш ва шу билан биргаликда адаптив бахолаш амаллари аниқлигини ошириш имконини берадиган ёмон шартланган матрицали чизиқлантирилган тизимларнинг мумкин бўлган қийинчиликларини эътиборга олган ҳолда ночизиқли функционал тенгламаларни ечиш усуллари асосида объект шовқинининг ковариацион матрицасини мунтазам бахолаш алгоритмлари ишлаб чикилган;
бахолаш хатоликлари назарий ковариацион матрицаларини реал кийматларга боғланишини таъминлаш ва шу билан биргаликда Калман фильтри кучайтириш матрицаларини ҳисоблашни реал ўлчашлардаги узилиб колишини бартараф этиш имконини берадиган матрицаларнинг сингуляр ажратиш асосида ўлчашларда кетма-кет корреляцияланган халакитлар бўлган шароитларда бошқариш объекти ҳолатини адаптив мунтазам бахолаш алгоритмлари таклиф этилган;
фильтрни галаён таъсирларининг ковариацион матрицаларини ўзгарувчан кийматларига мослаштириш имконини берадиган, хусусий ҳосилаларни ҳисоблаш ва силлиқлантиришни талаб этмайдиган кесишувчилар усули ва янгиловчи жараён асосида ўлчаш халакитлари ва объект шовқинининг ковариацион матрицаларини адаптив мунтазам итерацион бахолаш алгоритмлари таклиф этилган;
фильтрни ғалаён таъсирларининг ковариацион матрицаларини ўзгарувчан қийматларига мослаштириш имконини берадиган, хусусий ҳосилаларни ҳисоблаш ва силлиқлантиришни талаб этмайдиган кесишувчилар усули ва янгиловчи жараён асосида ўлчаш халакитлари ва объект шовқинининг ковариацион матрицаларини адаптив мунтазам итерацион бахолаш алгоритмлари таклиф этилган;
градиентни проекциялаш усули асосида Калман фильтрининг матрицали кучайтириш коэффициентини адаптив бахолашнинг мунтазам алгоритми ишлаб чиқилган ва матрицали тенгламани ечмасдан туриб, ечимнинг хатолигини бахолаш имконини берадиган кучайтириш коэффициентини ҳисоблашнинг матрицали тенгламаси ўнг кисми хатоликларини бахолаш ифодалари олинган;
чизикли алгебраик тенгламаларнинг тақрибий ҳосил қилинган ёки ёмон шартланган стохастик тизимларини ечиш усуллари асосида ўлчаш халакитлари ва объект шовкинини авто- ва ўзаро коррелирланганлиги шароитида адаптив бахолашнинг динамик фильтр кучайтириш коэффициентини ҳисоблаш аниқлигини ошириш имконини берадиган мунтазам алгоритмлари таклиф этилган;
итератив мунтазамлаштириш тамойили доирасида вариацион тенгсизликларни ечиш усуллари асосида бошкариш объектларининг ўтиш матрицаларини адаптив баҳолашнинг қидирилаётган баҳолар мустакиллиги ва мувофиклигини таъминловчи мунтазам алгоритмлари ишлаб чиқилган;
функционалларни минимумлаштиришнинг мунтазам усуллари асосида кўриб чикилаётган бахолаш масаласини мунтазамлаштириш имконини берадиган тўла априор моделли ноаниқлик шароитларида Калман туридаги динамик фильтрнинг кучайтириш коэффициенти ва бошқарилувчи объект ўтиш матрицалари параметрларини бахолашнинг мунтазам алгоритмлари таклиф этилган.
ХУЛОСА
Диссертацияда тизимли таҳлил, бошкаришнинг адаптив тизимлари назарияси, нокоррект масалаларни ечиш усуллари ва динамик фильтрлаш концепциялари асосида моделли ноаниқлик шароитларида бошкаришнинг технологик объектлари ҳолатларини мунтазам адаптив бахолашнинг конструктив услубияти ишлаб чиқилган ва куйидаги натижалар олинган:
1. Қидирилаётган ечим мувофиқлигини таъминлаш билан биргаликда адаптив бахолаш амалининг аниқлигини ошириш имконини берадиган ўзига хос ва ёмон шартланган матрицали чизиқлантирилган тизимларнинг мумкин бўлган кийинчиликларини эътиборга олган холда ночизикли функционал тенгламаларни ечиш усуллари асосида объект шовқинининг ковариацион матрицасини бахолашнинг мунтазам алгоритмлари ишлаб чиқилган.
2. Бахолаш хатоликлари назарий ковариацион матрицаларини реал кийматларга богланишини таъминлаш ва шу билан биргаликда Калман фильтри кучайтириш матрицаларини ҳисоблашни реал ўлчашлардаги узилиб колишини бартараф этиш имконини берадиган матрицаларнинг сингуляр ажратиш асосида ўлчашларда кетма-кет коррелирланган халакитлар бўлган шароитларда бошқариш объекти холатини адаптив мунтазам бахолаш алгоритмлари таклиф этилган.
3. Хусусий ҳосилаларни ҳисоблаш ёки силлиқлантиришни талаб этмайдиган, янгиланувчи жараён ва кесишувчилар усули асосида объект шовқини ва ўлчаш халақитларининг ковариацион матрицаларини адаптив мунтазам итерацион бахолашнинг, кидирилаётган якинлашишлар мувофиклиги ва фильтрни ғалаён таъсирлари ковариацион матрицаларининг ўзгарувчан қийматларига мослашишини таъминлаш имконини берадиган алгоритмлари таклиф этилган.
4. Градиентни проекциялаш усули асосида Калман фильтрининг матрицали кучайтириш коэффициентини адаптив бахолашнинг мунтазам алгоритмлари ишлаб чиқилган. Кучайтириш коэффициентини хисоблашнинг матрицали тенгламаси ўнг кисми хатолигини бахолаш учун ифодалар олинган бўлиб, улар бевосита матрицали тенглама ечимини топмасдан туриб, тенглама ечимининг хатолигини бахолаш имконини беради. Шунингдек, топилган ифодалар оркали тизимни келгусида кандай аниклик билан ечиш бўйича сифатли хулосалар олиш учун ечим хатолигининг даражаси ҳақидаги априор ахборотларни хам олиш мумкин.
5. Фильтрнинг матрицали кучайтириш коэффициентларини априор маълумотларга қатъий боғлиқлигини бартараф этиш имконини берадиган объектнинг корреляцияланган шовкинларида икки босқичли адаптив бахолашнинг мунтазамлаштирилган алгоритмлари таклиф этилган. Бу масалани ечишда квазиоптималлик, кесишувчи кийматлилик ва А-эгри чизикли усуллар асосида мунтазамлаштириш параметрини танлаш оркали олиб бориладиган мавхум мурожаат килиш, мунтазамлаштириш, h -минималлаштириш ва ўртача ишдан чиқиш усуллари энг самарали эканлиги кўрсатилган.
6. Чизикли алгебраик тенгламаларнинг тахминий бузилган ёки ёмон
шартланган стохастик тизимларини ечиш усуллари асосида объект шовқини ва ўлчаш халакитлари автокорреляцияланган шароитларда адаптив бахолашнинг мунтазам алгоритмлари таклиф этилган. Бахолаш
алгоритмларини шакллантиришда тақрибий стохастик тенгламалар тизими ечимларининг оптимал мунтазамлаштирилган бахоларини олишни
кафолатловчи богланмаганлик тамойилининг статистик шаклидан
фойдаланилган.
7. Динамик фильтрнинг кучайтириш коэффициентини хисоблаш аниқлигини ошириш имконини берадиган объект шовқини ва ўлчаш халакитлари ўзаро корреляцияланган бўлганда, ўнг қисми тақрибий берилган ва мусбат аниқланган матрицали оператор тенгламалари ечимларини мунтазамлаштириш усуллари ҳамда шовқин ва халақитларни декорреляциялаш асосида адаптив бахолашнинг мунтазам алгоритмлари ишлаб чиқилган.
8. Моделли ноаниқлик юқори даражада бўлган шароитларида бошкаришнинг адаптив тизимларини синтезлаш имконини берадиган вактли каторлар концепцияси асосида галаёнлар ковариацион матрицаси ва бошқариш объектлари динамикаси тенгламалари матрицалари параметрларини адаптив бахолашнинг мунтазам алгоритмлари таклиф этилган.
9. Қидирилаётган баҳоларнинг асосланганлиги ва мувофиқлигини таъминловчи итератив мунтазамлаштириш тамойили доирасида вариацион тенгсизликларни ечиш усуллари асосида бошкариш объектларининг ўтиш матрицаларини адаптив бахолашнинг мунтазам алгоритмлари ишлаб чиқилган.
10. Тўлиқ априор моделям ноаниклик шароитларида Калман туридаги динамик фильтрнинг кучайтириш коэффициента ва бошкарилувчи объектларнинг ўтиш матрицалари параметрларини адаптив бахолашнинг, функционалларни минималлаштиришнинг мунтазам усуллари асосида кўриб чиқилаётган бахолаш масаласини мунтазамлаштириш имконини берадиган мунтазам алгоритмлар таклиф этилган.
11. Бошкарув таъсирлари ва ҳолат ўзгарувчилари векторини хисоблаш аниқлигини ошириш имконини берадиган моделли ноаниқликнинг даражалари турлича бўлган шароитларда мунтазам адаптив бахолаш асосида башоратловчи моделлардан фойдаланган холда динамик объектларнинг бошқариш тизимларини синтезлаш алгоритмлари таклиф этилган.
12. Моделли ноаниклик шароитларидаги бошкариш объектлари ҳолатларини адаптив бахолашнинг таклиф этилган мунтазам алгоритмлари асосида PS-Агро ишлаб чиқаришдаги кальций-сульфат-фосфатли пульпани гранулали қуритиш ҳамда аммиакли селитрани буглатиш технологик жараёнларини бошкаришнинг адаптив тизимлари ишлаб чиқилган. Кўрсатилган жараёнлар учун таклиф этилган бошкаришнинг адаптив тизимлари жараёнлар юз беришининг технологик режимини баркарорлаштириш ва уларнинг фаолияти самарадорлигини ошириш имконини беради.