У теорії управління система автоналаштування здатна оптимізувати власні внутрішні параметри роботи, щоб максимізувати або мінімізувати виконання цільової функції, як правило, це — максимізація ефективності або мінімізація помилок.
Самоналаштування та автоналаштування часто стосуються одного поняття.
Системи автоналаштування зазвичай демонструють нелінійне адаптивне керування. Системи автоналаштування були відмінною рисою аерокосмічної промисловості протягом десятиліть, оскільки такий тип зворотного зв'язку необхідний для створення оптимального керування багатьма змінними для нелінійних процесів. У телекомунікаційній галузі [en] часто використовується для динамічної зміни параметрів операційної системи для досягнення максимальної ефективності та надійності.
Приклади
Приклади систем автоналаштування в обчислювальній техніці включають:
- TCP (протокол керування передаванням)
- Microsoft SQL Server (лише нові версії)
- [en] (англ. Fastest Fourier Transform in the West)
- [en] (програмне забезпечення для лінійної алгебри з автоматичним налаштуванням)
- Libtune (бібліотека Tunables для Linux)
- PhiPAC (програмне забезпечення лінійної алгебри з автоналаштуванням для RISC)
- [en] (компілятор на основі машинного навчання з функцією автоналаштування)
Переваги продуктивності можуть бути суттєвими. Професор Джек Донгарра, американський комп'ютерний вчений, стверджує, що автоналаштування підвищує продуктивність, часто приблизно на 300 %.
Прикладом систем автоналаштування на апаратному рівні є цифрові контролери з автоналаштуванням.
Архітектура
Системи автоналаштування зазвичай складаються з чотирьох компонентів: очікування, вимірювання, аналіз і дії. Очікування описують, як система має поводитися за зовнішніх умов.
Вимірювання збирають дані про умови та поведінку. Аналіз допомагає визначити, чи виправдовуються очікування та які подальші дії слід виконати. Звичайними діями є збір додаткових даних і виконання динамічної реконфігурації системи.
Системи автоматичного керування з функцією автоналаштування — це системи, в яких адаптація до умов, що змінюються випадково, здійснюється шляхом автоматичної зміни параметрів або шляхом автоматичного визначення їх оптимальної конфігурації. У будь-якій системі автоматичного керування, яка налаштовується не автоматично, є параметри, які впливають на стабільність системи та якість керування та які можна налаштовувати. Якщо ці параметри залишаються постійними, тоді як робочі умови (такі як вхідні сигнали або різні характеристики контрольованих об'єктів) суттєво змінюються, керування може погіршитися або навіть стати нестабільним. Ручне налаштування часто є громіздким, а іноді й неможливим. У таких випадках використання систем автоналаштування не тільки технічно й економічно вигідно, але й може бути єдиним засобом надійного контролю. Системи з функцією автоналаштування можуть бути з визначенням параметрів і без нього.
У системах з визначенням параметрів необхідний рівень якості керування досягається автоматичним пошуком оптимального (в деякому розумінні) набору значень параметрів. Якість керування описується узагальненою характеристикою, яка зазвичай є складною та не повністю відомою або стабільною функцією первинних параметрів. Ця характеристика або вимірюється безпосередньо, або обчислюється на основі значень первинних параметрів. Потім параметри попередньо варіюються. Аналіз коливань характеристики якості керування, спричинених зміною параметрів, дає змогу з'ясувати, чи параметри мають оптимальні значення, тобто чи забезпечують ці значення екстремальні (мінімальні чи максимальні) значення характеристики якості керування. Якщо характерні значення відхиляються від екстремуму, параметри необхідно змінювати, доки не будуть знайдені оптимальні значення. Системи автоналаштування з визначенням параметрів можуть надійно працювати в середовищах, що характеризуються широкими варіаціями [en].
На практиці системи з визначенням параметрів вимагають значного часу для пошуку оптимального налаштування, тобто час, необхідний для автоналаштування в таких системах, обмежений знизу. Системи з функцією автоналаштування без визначення параметрів не мають цього недоліку. У таких системах використовується деяка характеристика якості контролю (наприклад, перша похідна за часом від контрольованого параметра). Автоматичне налаштування забезпечує збереження цієї характеристики в заданих межах. Існують різні системи автоналаштування без визначення параметрів, які засновані на управлінні перехідними процесами, частотними характеристиками тощо. Усе це є прикладами [en] автоналаштування, за допомогою яких параметри автоматично коригуються кожного разу, коли значення характеристики якості виходить за допустимі межі. Навпаки, системи автоналаштування [en] є системами з параметричною компенсацією, за допомогою якої сам вхідний сигнал контролюється, а параметри системи змінюються відповідно до визначеної процедури. Такий тип автоналаштування може бути близьким до миттєвого. Однак для того, щоб реалізувати таке автоналаштування, потрібно контролювати середовище, в якому працює система, і достатньо добре розуміти, як середовище впливає на керовану систему.
На практиці автоналаштування здійснюється за допомогою спеціалізованого апаратного забезпечення або адаптивних програмних алгоритмів. Надання програмному забезпеченню можливості автоналаштування (адаптації):
- Полегшує контроль критичних процесів систем;
- Наближається до оптимальних режимів роботи;
- Сприяє уніфікації проектів систем керування;
- Скорочує час тестування та налаштування системи;
- Знижує критичність технологічних вимог до систем керування, роблячи системи більш надійними;
- Економить час персоналу для налаштування системи.
Література
- http://appliedmathematician.org/pdf/news/781.pdf [ 2018-07-03 у Wayback Machine.] Faster than a Speeding Algorithm
- Система з функцією автоналаштування. bse.sci-lib.com (Рос.) .
Посилання
- Використання імовірнісних міркувань для автоматизації налаштування програмного забезпечення
- Фріго, М. та Джонсон, С. Г., «Розробка та впровадження FFTW3», Праці IEEE, 93(2), лютий 2005 р., 216—231.DOI:10.1109/JPROC.2004.840301.
- Оптимізація множення матриць за допомогою PhiPAC: портативна, високопродуктивна методологія кодування ANSI C
- Швидше, ніж алгоритм прискорення
- Переосмислення архітектури системи бази даних: на шляху до системи бази даних з функцією автоналаштування у стилі RISC
- Програмне забезпечення систем автоналаштування
- Microsoft Research додає технологію інтелектуального аналізу даних і самоналаштування до SQL Server 2000
- Порівняння методів автоматичного налаштування TCP для розподілених обчислень
- Бібліотека Tunables для Linux
- Огляд методів автоматичного налаштування реле для налаштування PID-регуляторів
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U teoriyi upravlinnya sistema avtonalashtuvannya zdatna optimizuvati vlasni vnutrishni parametri roboti shob maksimizuvati abo minimizuvati vikonannya cilovoyi funkciyi yak pravilo ce maksimizaciya efektivnosti abo minimizaciya pomilok Samonalashtuvannya ta avtonalashtuvannya chasto stosuyutsya odnogo ponyattya Sistemi avtonalashtuvannya zazvichaj demonstruyut nelinijne adaptivne keruvannya Sistemi avtonalashtuvannya buli vidminnoyu risoyu aerokosmichnoyi promislovosti protyagom desyatilit oskilki takij tip zvorotnogo zv yazku neobhidnij dlya stvorennya optimalnogo keruvannya bagatma zminnimi dlya nelinijnih procesiv U telekomunikacijnij galuzi en chasto vikoristovuyetsya dlya dinamichnoyi zmini parametriv operacijnoyi sistemi dlya dosyagnennya maksimalnoyi efektivnosti ta nadijnosti PrikladiPrikladi sistem avtonalashtuvannya v obchislyuvalnij tehnici vklyuchayut TCP protokol keruvannya peredavannyam Microsoft SQL Server lishe novi versiyi en angl Fastest Fourier Transform in the West en programne zabezpechennya dlya linijnoyi algebri z avtomatichnim nalashtuvannyam Libtune biblioteka Tunables dlya Linux PhiPAC programne zabezpechennya linijnoyi algebri z avtonalashtuvannyam dlya RISC en kompilyator na osnovi mashinnogo navchannya z funkciyeyu avtonalashtuvannya Perevagi produktivnosti mozhut buti suttyevimi Profesor Dzhek Dongarra amerikanskij komp yuternij vchenij stverdzhuye sho avtonalashtuvannya pidvishuye produktivnist chasto priblizno na 300 Prikladom sistem avtonalashtuvannya na aparatnomu rivni ye cifrovi kontroleri z avtonalashtuvannyam ArhitekturaSistemi avtonalashtuvannya zazvichaj skladayutsya z chotiroh komponentiv ochikuvannya vimiryuvannya analiz i diyi Ochikuvannya opisuyut yak sistema maye povoditisya za zovnishnih umov Vimiryuvannya zbirayut dani pro umovi ta povedinku Analiz dopomagaye viznachiti chi vipravdovuyutsya ochikuvannya ta yaki podalshi diyi slid vikonati Zvichajnimi diyami ye zbir dodatkovih danih i vikonannya dinamichnoyi rekonfiguraciyi sistemi Sistemi avtomatichnogo keruvannya z funkciyeyu avtonalashtuvannya ce sistemi v yakih adaptaciya do umov sho zminyuyutsya vipadkovo zdijsnyuyetsya shlyahom avtomatichnoyi zmini parametriv abo shlyahom avtomatichnogo viznachennya yih optimalnoyi konfiguraciyi U bud yakij sistemi avtomatichnogo keruvannya yaka nalashtovuyetsya ne avtomatichno ye parametri yaki vplivayut na stabilnist sistemi ta yakist keruvannya ta yaki mozhna nalashtovuvati Yaksho ci parametri zalishayutsya postijnimi todi yak robochi umovi taki yak vhidni signali abo rizni harakteristiki kontrolovanih ob yektiv suttyevo zminyuyutsya keruvannya mozhe pogirshitisya abo navit stati nestabilnim Ruchne nalashtuvannya chasto ye gromizdkim a inodi j nemozhlivim U takih vipadkah vikoristannya sistem avtonalashtuvannya ne tilki tehnichno j ekonomichno vigidno ale j mozhe buti yedinim zasobom nadijnogo kontrolyu Sistemi z funkciyeyu avtonalashtuvannya mozhut buti z viznachennyam parametriv i bez nogo U sistemah z viznachennyam parametriv neobhidnij riven yakosti keruvannya dosyagayetsya avtomatichnim poshukom optimalnogo v deyakomu rozuminni naboru znachen parametriv Yakist keruvannya opisuyetsya uzagalnenoyu harakteristikoyu yaka zazvichaj ye skladnoyu ta ne povnistyu vidomoyu abo stabilnoyu funkciyeyu pervinnih parametriv Cya harakteristika abo vimiryuyetsya bezposeredno abo obchislyuyetsya na osnovi znachen pervinnih parametriv Potim parametri poperedno variyuyutsya Analiz kolivan harakteristiki yakosti keruvannya sprichinenih zminoyu parametriv daye zmogu z yasuvati chi parametri mayut optimalni znachennya tobto chi zabezpechuyut ci znachennya ekstremalni minimalni chi maksimalni znachennya harakteristiki yakosti keruvannya Yaksho harakterni znachennya vidhilyayutsya vid ekstremumu parametri neobhidno zminyuvati doki ne budut znajdeni optimalni znachennya Sistemi avtonalashtuvannya z viznachennyam parametriv mozhut nadijno pracyuvati v seredovishah sho harakterizuyutsya shirokimi variaciyami en Na praktici sistemi z viznachennyam parametriv vimagayut znachnogo chasu dlya poshuku optimalnogo nalashtuvannya tobto chas neobhidnij dlya avtonalashtuvannya v takih sistemah obmezhenij znizu Sistemi z funkciyeyu avtonalashtuvannya bez viznachennya parametriv ne mayut cogo nedoliku U takih sistemah vikoristovuyetsya deyaka harakteristika yakosti kontrolyu napriklad persha pohidna za chasom vid kontrolovanogo parametra Avtomatichne nalashtuvannya zabezpechuye zberezhennya ciyeyi harakteristiki v zadanih mezhah Isnuyut rizni sistemi avtonalashtuvannya bez viznachennya parametriv yaki zasnovani na upravlinni perehidnimi procesami chastotnimi harakteristikami tosho Use ce ye prikladami en avtonalashtuvannya za dopomogoyu yakih parametri avtomatichno koriguyutsya kozhnogo razu koli znachennya harakteristiki yakosti vihodit za dopustimi mezhi Navpaki sistemi avtonalashtuvannya en ye sistemami z parametrichnoyu kompensaciyeyu za dopomogoyu yakoyi sam vhidnij signal kontrolyuyetsya a parametri sistemi zminyuyutsya vidpovidno do viznachenoyi proceduri Takij tip avtonalashtuvannya mozhe buti blizkim do mittyevogo Odnak dlya togo shob realizuvati take avtonalashtuvannya potribno kontrolyuvati seredovishe v yakomu pracyuye sistema i dostatno dobre rozumiti yak seredovishe vplivaye na kerovanu sistemu Na praktici avtonalashtuvannya zdijsnyuyetsya za dopomogoyu specializovanogo aparatnogo zabezpechennya abo adaptivnih programnih algoritmiv Nadannya programnomu zabezpechennyu mozhlivosti avtonalashtuvannya adaptaciyi Polegshuye kontrol kritichnih procesiv sistem Nablizhayetsya do optimalnih rezhimiv roboti Spriyaye unifikaciyi proektiv sistem keruvannya Skorochuye chas testuvannya ta nalashtuvannya sistemi Znizhuye kritichnist tehnologichnih vimog do sistem keruvannya roblyachi sistemi bilsh nadijnimi Ekonomit chas personalu dlya nalashtuvannya sistemi Literaturahttp appliedmathematician org pdf news 781 pdf 2018 07 03 u Wayback Machine Faster than a Speeding Algorithm Sistema z funkciyeyu avtonalashtuvannya bse sci lib com Ros PosilannyaVikoristannya imovirnisnih mirkuvan dlya avtomatizaciyi nalashtuvannya programnogo zabezpechennya Frigo M ta Dzhonson S G Rozrobka ta vprovadzhennya FFTW3 Praci IEEE 93 2 lyutij 2005 r 216 231 DOI 10 1109 JPROC 2004 840301 Optimizaciya mnozhennya matric za dopomogoyu PhiPAC portativna visokoproduktivna metodologiya koduvannya ANSI C Shvidshe nizh algoritm priskorennya Pereosmislennya arhitekturi sistemi bazi danih na shlyahu do sistemi bazi danih z funkciyeyu avtonalashtuvannya u stili RISC Programne zabezpechennya sistem avtonalashtuvannya Microsoft Research dodaye tehnologiyu intelektualnogo analizu danih i samonalashtuvannya do SQL Server 2000 Porivnyannya metodiv avtomatichnogo nalashtuvannya TCP dlya rozpodilenih obchislen Biblioteka Tunables dlya Linux Oglyad metodiv avtomatichnogo nalashtuvannya rele dlya nalashtuvannya PID regulyatoriv