Adaptation of a Predicate Model in Control Problems of Nonstationary Static Objects
No Thumbnail Available
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний університет науки і технологій, ННІ «Дніпровський металургійний інститут», ІВК ≪Системні технології≫, Дніпро
Abstract
ENG: When controlling static objects at the optimization level, pattern recognition methods are used that allow partitioning the factor space into elementary subdomains in the form of n-dimensional hyperparallelepipeds. One of the main elements of the control structure for this approach to control is the adaptation algorithm, that makes it possible to refine the description of a static object under nonstationarity conditions. Repeated use of the adaptation algorithm to refine the model leads to an unjustified complication of its logical structure and the accumulation of information that has lost its relevance. The paper proposes a method for minimizing the description of images of technological situations, that makes it possible to overcome the indicated disadvantages. The method is based on the property of invariance of the number of parameters defining the hyperparallelepiped to the size of the described area in the factor space. This made it possible to identify significant boundary sub-areas in the description of the image of technological situations and, by their subsequent combination in the direction of the feature axes, to select a description with a minimum number of sub-areas. When performing these operations, “outdated” information is removed and the logical structure of a static control object is simplified as much as possible. The paper shows the possibility of implementing an algorithm for minimizing the description of images on the basis of α-algebra, that makes it possible to integrate its control structures using relational data models. The effectiveness of the proposed algorithm is confirmed by computational experiments in the control of the process of lump crushing for the conditions of a mining and processing plant.
UKR: У даній роботі розглянуто актуальну науково-практичну задачу підвищення ефективності управління статичними та квазістатичними технологічними об’єктами в умовах їх нестаціонарної поведінки та мінливості зовнішніх впливів. Особлива увага приділяється застосуванню предикатних моделей, які дозволяють формалізовано описувати різноманітні технологічні ситуації, стани та взаємозв’язки параметрів об’єкта управління за допомогою логічних конструкцій. Такі моделі є гнучким інструментом для представлення знань про об’єкт і забезпечують можливість адаптації до зміни параметрів у процесі експлуатації. Запропоновано новий підхід до побудови та адаптації предикатної моделі на основі алгоритму мінімізації опису образів технологічних ситуацій. Його сутність полягає у виявленні та видаленні з моделі інформації, що втратила актуальність, а також у спрощенні логічної структури моделі без втрати якості її опису. Важливою особливістю даного підходу є використання властивості інваріантності кількості параметрів, що визначають гіперпаралелепіпед у факторному просторі незалежно від його розмірів. Це дозволяє суттєво зменшити кількість предикатів у моделі та знизити складність обчислювальних процедур у системах автоматизованого управління. Методика побудови моделі передбачає розбиття факторного простору на елементарні підобласті -гіперпаралелепіпеди, які дозволяють гнучко формувати опис різних ситуацій. При цьому граничні підобласті, що мають найменші розміри, визначають точність роздільної функції. Об'єднання таких підобластей у напрямку осей ознак дозволяє оптимізувати структуру моделі та спростити процес прийняття рішень в системах управління. Особливу увагу в роботі приділено можливості практичної реалізації алгоритму мінімізації на основі апарату α-алгебри. Це забезпечує інтеграцію моделі до інформаційних систем на основі реляційних моделей даних, які підтримуються сучасними системами управління базами даних. Такий підхід дозволяє підвищити універсальність та зручність використання запропонованого методу у складі існуючих автоматизованих систем управління технологічними процесами. Показано, що використання моделі з мінімізованим описом дозволяє забезпечити високу якість управлінських рішень, адаптивність до зміни характеристик процесу та стабільність функціонування системи в умовах впливу зовнішніх та внутрішніх факторів невизначеності. Таким чином, представлений у роботі підхід до побудови предикатної моделі та її адаптації шляхом мінімізації опису образів технологічних ситуацій є універсальним інструментом для управління нестаціонарними статичними об'єктами. Запропонований алгоритм може бути використаний для створення інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень, автоматизованих систем оптимального управління, а також інформаційно-аналітичних систем промислових підприємств.
UKR: У даній роботі розглянуто актуальну науково-практичну задачу підвищення ефективності управління статичними та квазістатичними технологічними об’єктами в умовах їх нестаціонарної поведінки та мінливості зовнішніх впливів. Особлива увага приділяється застосуванню предикатних моделей, які дозволяють формалізовано описувати різноманітні технологічні ситуації, стани та взаємозв’язки параметрів об’єкта управління за допомогою логічних конструкцій. Такі моделі є гнучким інструментом для представлення знань про об’єкт і забезпечують можливість адаптації до зміни параметрів у процесі експлуатації. Запропоновано новий підхід до побудови та адаптації предикатної моделі на основі алгоритму мінімізації опису образів технологічних ситуацій. Його сутність полягає у виявленні та видаленні з моделі інформації, що втратила актуальність, а також у спрощенні логічної структури моделі без втрати якості її опису. Важливою особливістю даного підходу є використання властивості інваріантності кількості параметрів, що визначають гіперпаралелепіпед у факторному просторі незалежно від його розмірів. Це дозволяє суттєво зменшити кількість предикатів у моделі та знизити складність обчислювальних процедур у системах автоматизованого управління. Методика побудови моделі передбачає розбиття факторного простору на елементарні підобласті -гіперпаралелепіпеди, які дозволяють гнучко формувати опис різних ситуацій. При цьому граничні підобласті, що мають найменші розміри, визначають точність роздільної функції. Об'єднання таких підобластей у напрямку осей ознак дозволяє оптимізувати структуру моделі та спростити процес прийняття рішень в системах управління. Особливу увагу в роботі приділено можливості практичної реалізації алгоритму мінімізації на основі апарату α-алгебри. Це забезпечує інтеграцію моделі до інформаційних систем на основі реляційних моделей даних, які підтримуються сучасними системами управління базами даних. Такий підхід дозволяє підвищити універсальність та зручність використання запропонованого методу у складі існуючих автоматизованих систем управління технологічними процесами. Показано, що використання моделі з мінімізованим описом дозволяє забезпечити високу якість управлінських рішень, адаптивність до зміни характеристик процесу та стабільність функціонування системи в умовах впливу зовнішніх та внутрішніх факторів невизначеності. Таким чином, представлений у роботі підхід до побудови предикатної моделі та її адаптації шляхом мінімізації опису образів технологічних ситуацій є універсальним інструментом для управління нестаціонарними статичними об'єктами. Запропонований алгоритм може бути використаний для створення інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень, автоматизованих систем оптимального управління, а також інформаційно-аналітичних систем промислових підприємств.
Description
M. Tryputen: ORCID 0000-0003-4523-927X; V. Kuznetsov: ORCID 0000-0002-8169-4598; O. Verovkin: ORCID 0009-0004-4253-9802; V. Ivliev: ORCID 0000- 0002-4878-4794
Keywords
controlling static objects, α-algebra, method for minimizing the description of images, information, adaptation algorithm, управління статичними об'єктами, предикатна модель, α-алгебра, мінімізація опису образів, адаптація моделі, інформація, нестаціонарні технологічні процеси, реляційна модель даних, автоматизовані системи управління, КЕЛІ
Citation
Tryputen M., Kuznetsov V., Verovkin O., Ivliev V. Adaptation of a Predicate Model in Control Problems of Nonstationary Static Objects. Modern problems of metallurgy. Dnipro, 2025. No. 28. P. 71–91. DOI: 10.34185/1991-7848.2025.01.05.