16.10. Управление рыболовствомоснове принципов экстремальныхсистем управления

16.10.1.Управление рыболовством возможно с применением принципов экстремальных систем управления. Для построения экстремальной систем необходимо знать, что эффективность процесса управления или работы некоторого элемента системы управления рыболовством зависит от одного или нескольких регулирующих воздействий, а показатель качества имеет экстремум.

В методах экстремального управления используют итерационную процедуру. Она предусматривает коррекцию переменных управления последовательными шагами для достижения оптимума целевой функции, причем целевая функция и процесс могут быть нелинейными. Эта процедура подобна симплекс-методу решения задач линейного программирования в том смысле, что итерационная процедура позволяет приблизиться к оптимуму целевой функции.

Экстремальное управление возможно с применением моделей процесса и целевой функции и когда таких моделей нет. В последнем случае вместо модели используют сам процесс.

Ниже рассмотрена оптимизация без математической модели. Ее применяют в основном,

• когда составление модели невозможно по техническим или экономическим причинам;

• модель ненадежна или неточна в диапазоне предполагаемых условий работы;

• корректировка модели для ее усовершенствования затруднена;

• целью управления является достижение ближайшего относительного оптимума при небольших затратах, а не абсолютного оптимума, если это требует значительных затрат.

При экстремальном управлении важнейшее значение имеет выбор стратегии достижения оптимума. Эффективность стратегии определяется скоростью достижения оптимума, простотой, применимостью стратегии с учетом особенностей процесса, способностью устанавливать, является ли найденная точка оптимумом. Простота или сложность стратегии иногда зависит от характеристик ЭВМ и оборудования для осуществления стратегии.

16.10.2. Экстремальные системы работают по возмущению и показателю качества.

Первый принцип использует разомкнутую связь, когда показатель качества зависит в основном от одного возмущающего фактора. Для управления в соответствии с этим принципом необходимо организовать управляющую линейную или нелинейную связь. Она должна изменять управляющие воздействия так, чтобы показатели качества или эффективность работы системы были максимальными. Обычно для этой цели используют экстремальные регуляторы для изменения уставок регулятора или непосредственно для изменения регулирующих воздействий. Экстремальные регуляторы в первую очередь пригодны для регулирования отдельных показателей систем управления ловом, когда результат управления можно получить сравнительно быстро. Например, их целесообразно использовать для регулирования светового потока источников при лове рыбы с применением света, напряжения, подаваемого на электроды при различных способах электролова, скорости и длительности траления и т.д.

Второй принцип применяют, когда возмущающий факторов несколько.

Управление по показателю качества основано на принципе обратной связи и не требует измерения возмущений и знания характеристик объекта регулирования. Система управления должна сама определять с помощью поисковых движений направление и величину изменения регулирующих воздействий и обеспечить максимум или минимум показателя качества.

16.10.3. Показателем качества в экстремальных системах управления рыболовством может быть величина, характеризующая эффективность процесса. К ним относится величина и состав улова, производительность лова, селективность рыболовства, темп роста рыбы и т.д. Им может быть также обобщенный показатель (например, экономический) как совокупность более простых показателей. В первом случае управляют непосредственно по выбранному критерию качества, причем система настраивается на экстремум этой величины. Во втором случае обобщенный критерий качества определяют с помощью ЭВМ с применением данных о работе системы, полученных, например, с датчиков.

16.10.4. При использовании экстремальных систем выбирают стратегии для достижения экстремума показателя качества, т.е. пробных изменений регулирующих воздействий. Известны различные методы детерминированного и случайного поиска экстремума. Они позволяют наиболее рационально поставить эксперимент для определения оптимальных (или близких к ним) показателей управления системой рыболовства.

16.10.5. При детерминированном поиске пробные воздействия совершают по определенному правилу (алгоритму) в определенной последовательности, а направление и знаки приращений воздействий зависят от предыдущих движений. Детерминированные методы поиска экстремума основаны на получении и использования информации о знаке и величине частных производных показателя качества по регулирующим воздействиям. Их классифицируют по способам и последовательности определения значений частных производных, а также по величине и последовательности изменения регулирующих воздействий. Из способов детерминированного поиска наиболее широко применяют методы Гаусса-Зейделя, градиентные и наискорейшего спуска. В этом случае для определения частных производных показателя качества процесса по регулирующим воздействиям используют сначала небольшие пробные воздействия и переменный шаг изменения регулирующих воздействий. Известны также методы детерминированного поиска с постоянным рабочим шагом - модифицированный метод наискорейшего спуска, метод наилучшего направления, метод симплекс планирования и т.д.

16.10.6. При случайном поиске приращения воздействий принимают также случайными. При этом все направления равновероятны, а движение к экстремуму наблюдается, если результат случайного движения приводит к улучшению показателя качества. Случайные стратегии поиска экстремума показателя качества основаны на алгоритмах, с помощью которых выбирают регулирующие воздействия для получения оптимального значения критерия качества. К ним относятся метод чисто случайного поиска Эшби, методы поиска, использующие статистический градиент и т.д.

16.10.7. При создании экстремальных систем управления стратегию поиска оптимальных значений регулирующих воздействий выбирают

• с учетом метода поиска;

• наиболее важных особенностей системы управления;

• динамических свойств процесса;

• влияния помех на показатель качества;

• наличия ограничений на диапазон изменения регулирующих воздействий и т.д.

Эффективность стратегии поиска можно определить только для конкретных условий и свойств объекта управления.