Структура математической модели метода формирования конфликтно-устойчивых операций управления эрготехническими радиоэлектронными объектами Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

СТРУКТУРА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕТОДА ФОРМИРОВАНИЯКОНФЛИКТНО-УСТОЙЧИВЫХ ОПЕРАЦИЙ УПРАВЛЕНИЯ ЭРГОТЕХНИЧЕСКИМИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

А.Н. Потапов

В статье представлены системная модель формирования операций управления операторами радиоэлектронных объектов и структура математической модели метода формирования конфликтноустойчивых операций управления эрготехническими радиоэлектронными объектами

Ключевые слова: конфликт, управление, эрготехнический объект

Введение.

В работе [1] рассмотрены вопросы построения концептуальной модели формирования конфликтно-устойчивых операций управления операторами эрготехническими радиоэлектронными объектами (РЭО). Концептуальная модель, представленная на рисунке 1, является своего рода постановкой задачи по формированию операций управления эрготехническим РЭО.

Рис. 1. Формирование операций управления эрготехническим РЭО

В соответствии с этой концептуальной моделью операция может быть направлена либо только на выбор и распределение ресурсов РЭО при отсутствии конфликтов, либо на разрешение конфликтов (в случае их наличия), предусматривающее или перераспределение выбранных ресурсов, или выбор и распределение дополнительных ресурсов [2].

Вследствие этого целью данной статьи является:

1. Построение системной модели формирования операций управления операторами РЭО.

2.Определение структуры математической модели метода формирования конфликтноустойчивых операций управления эрготехническими радиоэлектронными объектами.

1. Построение системной модели формирования операций управления операторами РЭО.

На основе принципов системного подхода, используемых в формализации структуры, изображенной на рисунке 1, целесообразно выделить следующие основные модели: МFS и МFQ - условий функционирования, соответственно, РЭО и среды; ЫСВ5 и MCDQ - множества стратегий действий по выбору и распределению ресурсов, соответственно, РЭО и среды; МЯ5 и MRQ - множества ресурсов, соответственно, РЭО и среды; МС5 и MСQ - множества состояний, соответственно, РЭО и среды; М А 5 и МПQ - множества радиочастотных (РЧ)-действий РЭО и РЧ-воздействий среды на

м А,

множества РЧ-

Потапов Андрей Николаевич - ВАИУ, канд. техн. наук, доцент, тел. 8-980-546-71-68

|£ и М АQ

воздействий РЭО на среду и РЧ-действий среды; МР5 и MPQ - формирования операций по выбору и распределению ресурсов, соответственно, РЭО и среды.

Совокупность этих моделей образует системную модель [3]

MSQ = < MСDS, MСDQ, MRS, MRQ, ЫС8, ЫСв, МПQ,

м П £ МFsМFQМ А £ М АQ MPsMPQ> (1)

формирования операций по выбору и распределению ресурсов в условиях взаимодействия в РЧ-спектре РЭО и среды.

Системная модель MSQ включает модели РЭО, которые необходимо учитывать при проведении операции со связями между ними. Также MSQ включает модели множеств стратегий по использованию ресурсов на входе и операций на выходе РЭО и среды, т.е. причины и следствия, в частности для радиоэлектронного объекта [3]:

1. Модель MСDS множества стратегий действий DS={DSi} образуется из независимых элементов DSi и представляет собой нуль-граф GDS, в котором вершинами является DSг■.

2. Модель MRS множества ресурсов RS устанавливает отношения между множеством RS={RSk} и множеством стратегий действия

DS={DSi} модели которые связаны еди-

ничными дугами с соответствующими RSk, и представляет собой двудольный граф GRS.

3. Модель МС5 множества состояний С устанавливает отношения между множеством С={С§-} и множеством ресурсов RS={RSk} модели MRS, которые связаны единичными дугами с соответствующими С5], представляет собой двудольный граф GCS.

В свою очередь, множество состояний есть реакция (Яе) на множество стратегий и множество ресурсов

Яе : х ^ — С£ . (2)

4. Модель M А £ множества РЧ-действий А £ устанавливает отношения между действиями А^- ={ А$п }и влияниями Р^ ={ Рщ },

которые связаны единичными дугами с соответствующими А$п и представляет собой

двухдольный граф (3 .

5. Модель MП£ множества ЯР-воздей-

ствий П^ РЭО на среду Q устанавливает отношения между множествами П ^ ={ П^ }

и Р8<2 ={ Р^г }, которые связаны с Пщ

единичными дугами и представляет собой граф Зп .

Очевидным является то, что множество РЧ -воздействий П SQ есть реакция на множество РЧ-действий А £ и множество РЧ-влияний

Рз^, те.

Ие : А х х р5д ^ ПSQ .

(3)

Или, другими словами, множество РЧ-воздействий П SQ возможно лишь при существовании РЧ-действий А 5 и наличии РЧ-влияний р$£)

А5 ^ PSQ ^ ПSQ . (4)

6. Модель условий функционирования

м^=<{ ПQsh },{С;},{ А5п }>=Р} (5)

устанавливает отношения между множеством РЧ-воздействий ПQs ={ П^ } среды на РЭО

и множеством С={С§-}, вследствие чего формируется множество РЧ-действий

А х={ А х„}.

Причем

множество

^ ={ А Бп

ПQS ={ П^ } модели МПQ устанавливает отношения с множеством С={С§'} модели

МС5, связанные единичными дугами двухдольного графа Зпс , а множество С$={С5]} устанавливает отношения с множеством АX ={А£■„ } модели М А £, связанные отношениями двухдольного графа GC'дs . С учетом этого образуются отношения множества

ПQS ={ ПQSh } и множества А£ ={ АБ„ }, связанные объединенным графом

ЗпА = ЗпС ^ 3СА .

В общем случае имеем, что множество РЧ-действий есть реакция на множество состояний и множества РЧ-воздействий

Яе : С£ х П Qs —— А £. ( 6 )

7. Модель МР5 множества результатов функционирования Р={Р,я} характеризует полезность РЧ-действий А £ ={ А £ } с учетом РЧ-воздействий ПQS ={ П^ } и на основании целевого функционирования производит выбор оптимальной операции & ={ 1У },

соответствующей множеству стратегий действий DS={DSi}. Причем, множество

П^о ={ П^о } модели МП^, и множество QS QSН Q

А£={А£„ } модели М А £ устанавливает отношения с Р^={Р^г} в модели МFS, связанные единичными дугами соответствующих двухдольных графов 3 и 3 , образуя трех-

дольный граф 3ПРА.

Результаты Р5 - это реакция на воздействия П Qg и действия А £ :

Яе : ПQS Х А£ — р. (7)

Модели MСDQ, MRQ, МСв, МПQ, МFQ,

М АQ, MPQ среды имеют аналогичное представление ранее рассмотренным моделям РЭО. С учетом изложенного выше системная модель формирования операций управления РЭО схематично изображена на рисунке 2. Достоинством представленной системной модели формирования операций управления операторами РЭО является ее инвариантность как к целевому и функциональному назначению, так и физико-математическому и структурно-параметрическому представлению РЭО и среды.

Рис. 2. Системная модель формирования операций управления РЭО

2. Структура математической модели метода формирования конфликтноустойчивых операций.

Метод выявления полезных операций, которые по своей сути являются конфликтноустойчивыми, т.е. способными обеспечивать функционирование РЭО в условиях имеющегося конфликта их применения заключается в следующем [4]:

1. В системной модели MSQ задаются текущие РЧ-условия функционирования РЭО,

определяющиеся РЧ-воздействиями и

ПSQ, а так же располагаемые ресурсы RS.

2. С помощью системной модели MSQ

формирования операций методом перебора стратегий действий и определяются

совокупности возможных операций

ВВ’8 ={ } и ВВ^ ={ Пд } по управлению

РЭО и соответствующие величины полезности для операций Р£ (), Р£ (В'(3 ), р (В'в ) и

PQ (В£ ), а также Р£ (&£ ), Р£ (В Q ), PQ (В'Q ) и PQ (В £ ), где В '£ е DD'S и В Q е ВВ^Q .

3. На основании анализа показателей взаимного влияния выполняемых операций на полезность функционирования РЭО и среды происходит выявление конфликтов, которые выбраковываются из множества ВВ .

Это обеспечивает формирование бесконфликтного множества операций

DD'S (К0) с ВВ'3, где К0 - отсутствие конфликта.

52

4. На основании анализа показателей П0 взаимной ориентации операций РЭО и

среды в соответствии с назначением РЭО выбор рациональной операции Ds из множества DD'S (К0 ) происходит по одному из вариантов: Ds = max Ps или Ds = min Ps '

DD'S (K0 ) dd's (Ka )

5. В соответствии с выбранной рацио-

и и и

нальной операцией Ds с помощью системной

модели MSQ происходит уточнение РЧ-условий функционирования объекта: РЧ-воздействия

* *

П SQ и П QS •

6. По сформированным операция Ds и

ТАХТ X __* __*

РЧ-воздействиям П SQ и П QS происходит

коррекция соответствующих содержательных компонентов учебных упражнений.

Схематично структура математической модели метода выбора конфликтно-устойчивых операций управления РЭО изображена на рисунке 3. Представленный метод позволяет обеспечить оперативную адаптацию предписанных операций по управлению эрготехнических РЭО, являющихся содержательным компонентом учебных упражнений тренажной подготовки (ТП) операторов, к изменяемым РЧ-условиям их функционирования. Этот метод является основой для создания автоматизированной системы формирования содержательного компонента учебных упражнений ТП операторов РЭО. Это способствует обеспечению оперативности и корректности определения квалификационных требований, предъявляемых к операторам РЭО, а значит и проведения самой ТП с отражением существующей действительности.

Таким образом, на основании вышеизложенного, разработан метод формирования содержательного компонента учебных упражнений, отличающегося от известных тем, что в нем используются показатели взаимной ориентации и взаимного влияния операций, по которым при возникновении конфликта применения РЭО осуществляется выбраковка конфликтных и выбор рациональных операций, сгенерированных из допустимого множества функциональных действий операторов.

Рис. 3. Структура математической модели метода выбора конфликтно-устойчивых операций управления РЭО

Это вполне соответствует пониманию конфликтно-устойчивости в широком смысле слова, которое выражается как способность к выявлению полезных содержательных компонентов учебных упражнений в условиях конфликтов, вызванных изменяющимися РЧ-условиями функционирования РЭО. Характерным достоинством этого метода, аналогично, как и системной модели формирования операций, является его инвариантность как целевому и функциональному назначению, так и физикоматематическому и структурно-параметрическому представлению РЭО.

Заключение.

В настоящее время, хотя и определены сопутствующие признаки конфликта применения РЭО, однако остаются еще открытыми вопросы, связанные с механизмами идентифика-

ции данного конфликта, возникновение которого является реальной действительностью, независимо от отсутствия этих механизмов. Это определяет возможности использования нового метода лишь по факту изменения РЧ-условий функционирования, а не по факту наличия конфликта применения РЭО, что может приводить к неоправданным затратам в условиях, когда потенциально результат с использованием этого метода является неизменным.

С учетом этого в дальнейшем актуальным является определение таких механизмов идентификации конфликта применения РЭО, которые бы сигнализировали о необходимости применения разработанного метода.

Литература

1. Потапов А.Н. Особенности профессиональной подготовки операторов при использовании компьютерных систем тренажа / А.Н. Потапов, В.А. Дикарев // Сборник статей Всероссийской научно-технической конференции «XXXIV научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э.Циолковского», 14-16 сентября 1999г. -Калуга: Калужский дом знаний, 1999.-С.181-184.

2. Дикарев В.А., Потапов А.Н., Султанов Р.Р. Обеспечение качестве применения компьютерных систем тренажа /Под ред. В.В. Сысоева.- Балашов: Николаев, 2002. -83 с.

3. Потапов А.Н. Автоматизация тренажной подготовки операторов радиоэлектронных объектов управления воздушным движением, ІББК 978-5-903100-98-9. - Воронеж:: Изд-во ВАИУ,2010. - 136 с.

4. Потапов А.Н. Методы и модели повышения эффективности эрготехнических компьютерных систем тренажа на основе оценки их конфликтоустойчивости, ІББК 978-5-91972-040-9. - Воронеж: Изд-во ВАИУ,2011. -96 с.

Военный авиационный инженерный университет (г.Воронеж)

STRUCTURE OF MATHEMATICAL MODEL OF THE METHOD OF FORMATION OF DISPUTED AND STEADY OPERATIONS OF MANAGEMENT OF ERGOTECHNICAL RADIO-ELECTRONIC OBJECTS Â.N. Potapov

In article are presented system model of formation of operations of management by operators of radio-electronic objects and structure of mathematical model of a method of formation of disputed and steady operations of management of ergotech-nical radio-electronic objects

Key words: conflict, management, ergotechnical object