В широком круге задач прикладного и исследовательского плана возникает необходимость применения прямых численных методов оценки качественных и количественных показателей поведения управляемых систем.
В настоящее время в Институте математики и механики УрО РАН проводятся исследования задач управления космическими аппаратами, предназначенными для наблюдения за земной поверхностью, изучения околоземного космического мусора и опасных космических объектов (астероидов, комет и др.) [1, 2]. При разработке новых методов управления используются результаты теории дифференциальных игр и минимаксной фильтрации [3 – 5]. Некоторые постановки и методы решения рассматриваемых задач управления космическими аппаратами описаны в [6 – 8].
Математические модели объектов и их систем управления включают нелинейные системы дифференциальных уравнений, случайные внешние воздействия, информационные шумы и помехи. Вследствие этого аналитическое описание процессов управления и конечных результатов исключено. Для исследования таких моделей применяется численное моделирование.
Наличие случайных факторов приводит к тому, что выходные результаты являются случайными величинами с неизвестными заранее статистическими характеристиками. Статистическое моделирование оказывается единственным приемлемым методом для получения этих характеристик.
Вследствие полноты и сложности моделей однократный расчет процесса управления аппаратом уже требует ощутимых затрат машинного времени. В случае применения статистического моделирования длительность счета возрастает пропорционально. Использование компьютеров с большим быстродействием не дает существенного улучшения. Кардинальное решение проблемы возможно при ином подходе к организации вычислительного процесса, например с использованием параллельных вычислений.
В статье описывается ориентированный на машину МВС-100 параллельный алгоритм статистического моделирования.
kumkov_digest_parallel_computation_1998.pdf (1477 KB)
Кумков С.С. Статистическое моделирование задач управления космическими аппаратами // Алгоритмы и программные средства параллельных вычислений: [Сб. науч. тр.]. Екатеринбург: УрО РАН, 1998, Вып. 2, С.195–208.
|
|
|