Рассматриваются актуальные вопросы формирования обобщенного функционала качества на базе частных критериев оценки многоцелевых систем. Результаты работы прошли апробацию при разработке строительных материалов различного назначения как сложных систем, а также управляемых в пространстве динамических систем.
Ключевые слова:сложные системы, оценка качества, композиционные материалы, обучающие комплексы, имитационное моделирование.
Одним из основных вопросов оценки качества сложных систем, включая эргатические, является формирование обобщенного критерия на базе частных, используемых для описания отдельных составляющих многоцелевой системы [1,2]. Как правило, решение этой проблемы невозможно без составления когнитивной карты. Когнитивное моделирование, естественно, является лишь предварительным этапом разработки иерархической структуры критериев качества (на ее основе и собственно сложной системы).
Рассмотрим два способа предварительной оценки качества управления:
- определение отклонений от заданных параметров функционирования объекта в некоторый фиксированный момент или максимальных отклонений на некотором этапе;
- корреляционно-спектральный анализ процессов управления.
Первый способ может использоваться для определения отклонений от заданной траектории (например, при посадке, в режиме ручного управления, взлете, маневре и т. д.). По полученным значениям отклонений можно построить функции или плотности распределений отклонений, на основании которых можно определить моменты распределения: математическое ожидание, дисперсии, эксцесс, асимметрию и т. д. При оценке качества управления для особых случаев (например, аварийная ситуация) целесообразно определять максимальные отклонения от заданных величин. В этом случае также можно построить функции распределения отклонений, которые могут использоваться для оценки вероятности выхода параметров за пределы безопасных значений.
Второй способ позволяет более детально исследовать качество управления на каком-либо установившемся режиме.
Для определения математического ожидания, корреляционных функций и спектральных плотностей можно использовать существующие пакеты программ.
Корреляционно-спектральные характеристики позволяют оценить не только средние и средние квадратичные отклонения процесса выдерживания заданного параметра 
объекта, но и степень колебательности процесса. Однако использование корреляционно-спектральных характеристик связано с трудностями следующего характера:
- для обеспечения приемлемой точности получения этих характеристик необходимо выбирать значительные длительности 
реализаций процесса;
- получение характеристик требует больших объемов вычислительных работ.
В качестве оперативных оценок техники управления можно использовать математическое ожидание 
, среднеквадратическое отклонение 
и степень колебательности процесса
.
Если 
амплитуды гармоник 
разложения 
в ряд Фурье на отрезке 
, то оценка колебательности процесса может быть представлена в виде:
.
В качестве единой интегральной оценки нами на практике использовалась
.
Задача определения безразмерного корректирующего множителя 
сводится к задаче определения минимального значения оценки 
при заданном значении дисперсии процесса на отрезке .
При этом должны выполняться условия
,
.
Методами вариационного исчисления (изопериметрическая задача) можно показать, что уравнение экстремали 
, обеспечивающей минимум функционала
, имеет вид:
.
Минимальное значение функционала 
для экстремали 
.
Минимальное значение 
при заданной дисперсии 
будет равно 
.
Интегральная оценка 
представляется в виде
,
где 
– время переходного процесса в контуре стабилизации заданного параметра
. Здесь при
имеем 
; во всех других 
.
В частности, практически на любом установившемся режиме функционирования авиационной эргатической системы оператором выдерживается три параметра (в горизонтальном полете — скорость, курс, высота; при выполнении спирали — скорость, крен, вертикальная скорость). Поэтому качество управления в исследуемом режиме можно характеризовать обобщенной интегральной оценкой
,
где 
-допуски на выдерживание 
-го параметра.
Достоинством оперативных оценок является простота их получения непосредственно в процессе эксперимента.
Отметим, что обобщенная интегральная оценка 
все же не является глобальным критерием, характеризующим технику управления во всем процессе функционирования, а характеризует лишь управление на отдельных 
-ых установившихся режимах.
Таким образом, оказалось целесообразным использование алгоритма определения оценки 
. Он сводится к последовательному выполнению процедур:
- определение ;
- определение ;
- определение 
;
- задание ;
- вычисление ;
- задание 
;
- вычисление .
Алгоритму присущ некоторый момент субъективности, связанный с определением 
(произвол в выборе допусков ).
Подход неоднократно использовался при разработке тренажеров транспортных систем [3…5].
Литература:
1. E. Budylina, A. Danilov, I. Garkina. Control of multiobjective complex systems / Contemporary Engineering Sciences, Vol. 8, 2015, no. 10, 441–445. http://dx.doi.org/10.12988/ces.2015.5276.
2. Данилов А. М., Гарькина И. А., Дулатов Р. Л. Ретроспективная идентификация сложных систем // Региональная архитектура и строительство. — 2015. — № 1(22) –С.130 -136.
3. Гарькина И. А., Данилов А. М., Сухов Я. И. Оценка оператором характеристик объекта по управляемости / Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 6. — С. 165.
4. Гарькина И. А., Данилов А. М., Нашивочников В. В. Алгоритмы обработки данных нормального функционирования эргатической системы //Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 1; URL:http://www.science-education.ru/121–18139.
5. Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М., Пылайкин С. А. Аналитическое определение имитационных характеристик тренажных и обучающих комплексов / Фундаментальные исследования. — 2014. — № 6–4. — С. 698–702.
