Прогнозування зміни функціонального стану та розвитку системи керування, що навчається

РОЗДІЛ 5

ПРОГНОЗУВАННЯ ЗМІНИ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО СТАНУ ТА РОЗВИТКУ СК, ЩО НАВЧАЄТЬСЯ

5.1. Особливості прогнозування функціонального стану СК, що              навчається

Наукове прогнозування ґрунтується на вивченні об’єктивних закономірностей, яким підпорядковуються процеси та події, що відбуваються в об’єктах прогнозування. Згідно з діалектикою пізнання для повноти дослідження слід брати до уваги як закономірності випадкових подій, так і детерміновані закономірності. Основні напрямки прогнозування визначаються метою прогнозування. Так, прогнозування може здійснюватися за такими основними напрямками:

1.  Перспективне прогнозування з метою оцінки функціональної ефективності та надійності системи на випереджений відрізок часу.

2.  Визначення довговічності системи, що контролюється.

3.  Визначення зміни нормативних (експлуатаційних) допусків на параметри функціонування системи у зв’язку із необхідністю підтримки належної функціональної ефективності системи за умов її експлуатації або збереження, що змінюються. Цей вид прогнозування називається   нормативним.

Відомі методи прогнозування у рамках детермінованого (аналітичного), статистичного або детерміновано-статистичного підходів [256-260]. Розв’язання задач усіх напрямків прогнозування у випадку відсутності аналітичного зв’язку між функцією стану системи і вхідними даними, що становить практичний інтерес, пов’язується з розробкою ефективних алгоритмів статистичного класифікаційного прогнозування [261-263].

Розглянемо постановку задачі перспективного прогнозування за методами статистичної класифікації [261]. Нехай відомі ретроспективні значення параметрів  функціонування системи  x₀, x₁, ..., x_n-1, які отримано в моменти часу  t ₀, t ₁, …, t _n-1   і які характеризують функцію стану  Q(x). Треба за сукупністю параметрів  {x_s},  s =   прийняти рішення про належність поточного функціонального стану системи, що контролюється в момент часу  t_n, n=, до параметричного класу  , який перебуває у взаємно-однозначній відповідності з часовим класом  , m=, що характеризує функціональний стан системи в один із моментів часу  t_n+1, t_n+2,…, t _kÎT₂. Тут  М – кількість класів у дискретні моменти часу Третій напрямок - нормативне прогнозування може розглядатися за термінологією роботи [261] як обернене прогнозування, ідея якого полягає у визначенні часу, коли характеристика системи або ймовірність  P(Q) досягають граничних значень, заданих введеними обмеженнями. Прикладами нормативного  прогнозування можуть  бути визначення термінів профілактичних робіт, моменту перенавчання СК та інше. Методи класифікаційного аналізу даних, які застосовуються для розв’язання задач перспективного та нормативного прогнозування, ґрунтуються на ідеях і методах теорії розпізнавання образів.

Сучасна методологія об’єктно-орієнтованого проектування складних систем контролю та керування, яка ґрунтується на концепції аналізу даних, розглядає прогнозування не тільки як спосіб підтримання належної функціональної ефективності системи на стадії її експлуатації, але як невід’ємну та неперервну процедуру методологічного забезпечення системи від етапу формування тактико-технічного завдання до етапу утилізації системи. При цьому прогнозування функціональної ефективності повинно здійснюватися на різних стадіях розробки та експлуатації системи в рамках єдиних теоретичних і методологічних положень, але на кожній стадії методики та алгоритми є різними. Так, на стадії проектування системи вхідними даними є характеристики системи, що передбачаються, режими та умови її функціонування. Метою прогнозування на цьому етапі є розробка системи з максимальною функціональною ефективністю за умов, що передбачаються, її функціонування. На стадії експлуатації системи вхідними даними є закономірності зв’язку та зміни параметрів її функціонування. Метою прогнозування функціонального стану системи при її експлуатації є як своєчасне попередження технічних відмов у системі, так і створення таких робочих умов і обслуговування системи, які дозволяють їй функціонувати з максимальною ефективністю.