Модульное проектирование процесса установки ПЖД

{S₂ = ‹x₁, e₂, Z*›, S₃ = ‹x₁, e₃, Z*› , S₄ = ‹x₁, e₄, Z*›, S₅ = ‹x₁, e₅, Z*›, S₇ = ‹x₁, e₇, Z*›, S₈ = ‹x₁, e₈, Z*›, S₁₀ = ‹x₁, e₁₀, Z*›, S₁₁ = ‹x₁, e₁₁, Z*›, S₁₂ = ‹x₂, e₁, Z*›, S₁₃ = ‹x₂, e₂, Z*›, S₁₄ = ‹x₂, e₃, Z*›, S₁₅ = ‹x₂, e₄, Z*›, S₁₆ = ‹x₂, e₅, Z*›, S₁₇ = ‹x₂, e₆, Z*›, S₁₈ = ‹x₂, e₇, Z*›, S₁₉ = ‹x₂, e₈, Z*›, S₂₀ = ‹x₂, e₉, Z*›, S₂₁ = ‹x₂, e₁₀, Z*›, S₂₂ = ‹x₂, e₁₁, Z*›, S₂₃ = ‹x₃, e₁, Z*›, S₂₄ = ‹x₃, e₂, Z*›, S₂₅ = ‹x₃, e₃, Z*›, S₂₆ = ‹x₃, e₄, Z*›, S₂₇ = ‹x₃, e₅, Z*›, S₂₉ = ‹x₃, e₇, Z*›, S₃₀ = ‹x₃, e₈, Z*›, S₃₂ = ‹x₃, e₁₀, Z*›, S₃₃ = ‹x₃, e₁₁, Z*›, S₃₅ = ‹x₄, e₂, Z*›, S₃₆ = ‹x₄, e₃, Z*›, S₃₇ = ‹x₄, e₄, Z*›, S₃₈ = ‹x₄, e₅, Z*›, S₄₀ = ‹x₄, e₇, Z*›, S₄₁ = ‹x₄, e₈, Z*›, S₄₃ = ‹x₄, e₁₀, Z*›, S₄₄ = ‹x₄, e₁₁, Z*›, S₄₅ = ‹x₅, e₁, Z*›, S₄₆ = ‹x₅, e₂, Z*›, S₄₇ = ‹x₅, e₃, Z*›, S₄₈ = ‹x₅, e₄, Z*›, S₄₉ = ‹x₅, e₅, Z*›, S₅₀ = ‹x₅, e₆, Z*›, S₅₁ = ‹x₅, e₇, Z*›, S₅₂ = ‹x₅, e₈, Z*›, S₅₃ = ‹x₅, e₉, Z*›, S₅₄ = ‹x₅, e₁₀, Z*›, S₅₅ = ‹x₅, e₁₁, Z*›, S₅₇ = ‹x₆, e₂, Z*›, S₅₈ = ‹x₆, e₃, Z*›, S₅₉ = ‹x₆, e₄, Z*›, S₆₀ = ‹x₆, e₅, Z*›, S₆₂ = ‹x₆, e₇, Z*›, S₆₃ = ‹x₆, e₈, Z*›, S₆₅ = ‹x₆, e₁₀, Z*›, S₆₆ = ‹x₆, e₁₁, Z*›, S₆₈ = ‹x₇, e₂, Z*›, S₆₉ = ‹x₇, e₃, Z*›, S₇₀ = ‹x₇, e₄, Z*›, S₇₁ = ‹x₇, e₅, Z*›, S₇₂ = ‹x₇, e₆, Z*›, S₇₅ = ‹x₇, e₉, Z*›, S₇₆ = ‹x₇, e₁₀, Z*›, S₇₇ = ‹x₇, e₁₁, Z*›, S₇₉ = ‹x₈, e₂, Z*›, S₈₀ = ‹x₈, e₃, Z*›, S₈₁ = ‹x₈, e₄, Z*›, S₈₂ = ‹x₈, e₅, Z*›, S₈₄ = ‹x₈, e₇, Z*›, S₈₅ = ‹x₈, e₈, Z*›, S₈₆ = ‹x₈, e₉, Z*›, S₈₇ = ‹x₈, e₁₀, Z*›, S₈₈ = ‹x₈, e₁₁, Z*›, S₉₀ = ‹x₉, e₂, Z*›, S₉₁ = ‹x₉, e₃, Z*›, S₉₂ = ‹x₉, e₄, Z*›, S₉₃ = ‹x₉, e₅, Z*›, S₉₅ = ‹x₉, e₇, Z*›, S₉₇ = ‹x₉, e₉, Z*›, S₉₈ = ‹x₉, e₁₀, Z*›, S₉₉ = ‹x₉, e₁₁, Z*›}.

Придя к общему мнению, эксперты предоставили список всех неуправляемых ситуаций для 2-го объекта (транспортная инфраструктура и транспортный поток):

{S₂, S₃ S₄ S₅, S₆ = ‹x₁, e₆, Z*›, S₇, S₈, S₁₀, S₁₁, S₁₂, S₁₃, S₁₄, S₁₅, S₁₆ , S₁₇ , S₁₈, S₁₉, S₂₀, S₂₁, S₂₂, S₂₃, S₂₄, S₂₅, S₂₆, S₂₇, S₂₉, S₃₀, S₃₂, S₃₃, S₃₅, S₃₆, S₃₇, S₃₈, S₄₀, S₄₁, S₄₃, S₄₄, S₄₅, S₄₆, S₄₇, S₄₈, S₄₉, S₅₀, S₅₁, S₅₂, S₅₃, S₅₄, S₅₅, S₅₇, S₅₈, S₅₉, S₆₀, S₆₂, S₆₃, S₆₅, S₆₆, S₆₈, S₆₉, S₇₀, S₇₁, S₇₂, S₇₃ = ‹x₇, e₇, Z*›, S₇₅, S₇₆, S₇₇, S₇₉, S₈₀, S₈₁, S₈₂, S₈₄, S₈₅, S₈₆, S₈₇, S₈₈, S₉₀, S₉₁, S₉₂, S₉₃, S₉₅, S₉₇, S₉₈, S₉₉}.

2. Экспертам необходимо оценить вероятности появления каждого вида неуправляемости используя полный перечень неуправляемых ситуаций.

 Для выявления общего мнения экспертов необходимо получить данные о прогнозных значениях от каждого эксперта, а затем произвести расчеты, используя систему взвешенных индивидуальных значений по критерию вероятности появления определенного вида неуправляемости. Используем метод взвешивания различных мнений – использование весов пропорциональных степени важности эксперта, соответствующей их компетенции.

Оценки экспертов по вероятности  появления  каждого вида неуправляемости представлены в таблице 2, 3.

Далее найдем относительные  оценки компетентности экспертов, воспользовавшись значениями коэффициентов компетентности из таблицы 1 по формуле: .

ц₁=0,196; ц₂=0,197; ц₃=0,196; ц₄=0,200; ц₅=0,212;

Таблица 2.

Матрица оценок вероятности  появления i-го вида неуправляемости для объекта транспортный поток

i/j	ρ1	ρ2	ρ3	ρ4	ρ5	ρ6	ρ7
Э1	0,07	0,3	0,01	0,37	0,02	0	0,01
Э2	0,06	0,31	0,01	0,4	0,01	0,01	0,01
Э3	0,06	0,32	0	0,39	0,03	0	0,01
Э4	0,05	0,29	0	0,41	0,03	0,01	0,01
Э5	0,06	0,33	0	0,43	0,03	0	0,01

 

Таблица 3.

Матрица оценок вероятности  появления i-го вида неуправляемости для объекта транспортная инфраструктура и транспортный поток

i/j	ρ1	ρ2	ρ3	ρ4	ρ5	ρ6	ρ7
Э1	0,03	0,41	0	0,38	0,01	0,01	0,02
Э2	0,04	0,34	0,01	0,39	0,04	0	0,01
Э3	0,09	0,26	0	0,42	0,01	0	0,04
Э4	0,08	0,27	0,01	0,4	0,03	0	0,03
Э5	0,06	0,27	0	0,46	0,01	0,01	0,01

Используя значения матриц оценок и относительные оценки компетентности экспертов, найдем веса i-го вида неуправляемости, которые и будут характеризовать вероятность их появления, по формуле: w_j=∑ p_j(э_i)*ц_i, где j – вид неуправляемости, i - эксперт. а затем воспользовавшись формулой , где , определим неуправляемость объекта.

Тогда для объекта –  транспортный поток:

w₁=0,060; w₂=0,310; w₃=0,004; w₄=0,401; w₅=0,024; w₆=0,004; w₇=0,010;

А для объекта – транспортная инфраструктура и транспортный поток:

w₁=0,060; w₂=0,310; w₃=0,004; w₄=0,411; w₅=0,020; w₆=0,004; w₇=0,022;

В качестве объекта управления необходимо принять тот объект, у  которого неуправляемость минимальна. Таким образом, сравнив значения неуправляемости потенциальных  объектов управления, мы пришли к выводу, что объектом управления следует  выбрать транспортный поток.

 

3. Структурный синтез модели объекта

Под структурным синтезом модели следует понимать определение структурных элементов объекта после того, как был определен объект управления. Структура объекта управления определяет вид и характер связи между входами (X и U) и выходами (Y) модели объекта независимо от конкретных значений параметров, которые определяются на следующих этапах управления – идентификации и планирования экспериментов. Процесс структурного синтеза модели объекта разобьем на следующие стадии:

• Определение входов и выходов;
• Декомпозиция модели;
• Выбор структурных элементов модели.

Рассмотрим каждую стадию отдельно.

1. Определение входов и выходов объекта

При синтезе модели должны быть выявлены наиболее сильные, существенные связи, чтобы отбросив слабые, получить минимальное число взаимодействий объекта со средой. Для данного этапа нам необходимы только контролируемые {Х}, управляемые {U} и информируемые {Y} связи.

Контролируемые связи  Х должны удовлетворять следующим  требованиям:

• Должны влиять на реализацию целей {Z*} в объекте управления.
• Должны эффективно и просто измеряться.

Управляемые связи U должны удовлетворять следующим требованиям:

• Должны влиять на состояние объекта.
• Должны оперативно без существенных затрат изменять состояние каналов воздействия на объект.

Информируемые связи Y должны удовлетворять следующим требованиям:

• Должны нести информацию о выполнении целей в объекте управления.
• Должны надежно и оперативно контролироваться.

Данный раздел заключается  в описании всех контролируемых входов и выходов объекта, их число должно быть больше, чем реализовано в  модели объекта. Это необходимо для  эффективного отбора наиболее существенных факторов.

Так как все контролируемые и управляемые связи были описаны  на этапе определения объекта управления, то сейчас опишем информирующие связи Y:

y₁ – число ДТП;

y₂ – плотность потока;

y₃ – интенсивность движения;

y₄ – средний скоростной режим движения АТС;

y₅ – степень наполненности полосы движения;

y₆ – насыщенность УДС;

y₇ – средняя аварийность на участке улично-дорожной сети (УДС);

y₈ – продолжительность заторов.

Имея все входы и  выходы объекта управления, пригласим  ранее рассмотренную группу экспертов  и методом предпочтения выделим из них наиболее значимые.

Каждый эксперт проводит оценку выходов и выходов, пользуясь  числами натурального ряда, где 1 –  наиболее предпочтительный, 2 – менее  предпочтительный и т.д. Экспертами составляется матрица предпочтений (Табл. 4,5,6).

Таблица 4

Матрица предпочтений для контролируемых связей

	х1	х2	х3	х4	х5	х6	х7	х8	х9
Э1	1	7	6	3	4	2	5	9	8
Э2	1	5	2	6	3	8	7	9	4
Э3	3	6	2	8	4	5	9	1	7
Э4	2	7	1	6	3	5	8	9	4
Э5	1	6	2	8	3	5	7	9	4

 

Таблица 5

Матрица предпочтений для управляемых связей

	u1	u2	u3	u4	u5	u6	u7	u8	u9	u10	u11	u12	u13	u14	u15	u16	u17	u18
Э1	6	8	15	17	5	12	7	18	2	3	10	16	13	9	1	11	14	4
Э2	8	15	5	18	7	13	14	6	1	4	16	9	17	11	3	10	12	2
Э3	9	15	16	17	4	10	7	12	2	3	13	18	8	14	1	11	6	5
Э4	13	11	15	6	5	10	7	12	3	2	14	16	8	17	1	9	18	4
Э5	15	8	17	13	5	12	11	18	2	3	10	6	16	9	1	7	14	4