[논문 리뷰] System approach to synthesis, modeling and control of complex dynamical systems

Armen Bagdasaryan|ArXiv.org|2009. 02. 20.

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한 줄 요약

이 논문은 전문 지식을 집합 이론 및 집합 기반 수학 모델과 융합하여 복잡한 동적 시스템의 모델링, 합성 및 제어를 위한 체계적 이론적 접근을 제안한다. 구조화된 컴퓨터 시뮬레이션 아키텍처를 도입하고, 체계적 분해 및 구성 요소 통합을 통해 복잡한 시스템의 효율적 모델링 및 제어를 위한 통합 프레임워크를 입증한다.

ABSTRACT

We consider the basic features of complex dynamical and control systems. Special attention is paid to the problems of synthesis of dynamical models of complex systems, construction of efficient control models, and to the development of simulation techniques. We propose an approach to the synthesis of dynamic models of complex systems that integrates expert knowledge with the process of modeling. A set-theoretic model of complex system is defined and briefly analyzed. A mathematical model of complex dynamical system with control, based on aggregate description, is also proposed. The structure of the model is described, and architecture of computer simulation system is presented, requirements to and components of computer simulation systems are analyzed.

연구 동기 및 목표

• 복잡한 시스템의 동적 모델을 합성하기 위한 체계적 방법을 개발하는 것.
• 집합 기반 서술 기법을 사용하여 복잡한 동적 시스템의 효율적 제어 모델을 구성하는 것.
• 복잡한 시스템을 모델링하기 위한 정의된 구성 요소와 아키텍처 요구사항을 갖춘 구조화된 컴퓨터 시뮬레이션 시스템을 설계하는 것.
• 복잡한 시스템 행동을 표현하고 분석하기 위한 공식적인 집합 이론 프레임워크를 수립하는 것.
• 시스템 집합 원칙에 기반한 제어된 복잡한 동적 시스템의 통합 수학적 모델을 제공하는 것.

제안 방법

• 논문은 시스템 구성 요소와 그 상호작용을 체계화하기 위해 복잡한 시스템의 집합 이론 모델을 도입한다.
• 복잡한 동적 시스템의 총합 행동을 표현하기 위해 집합 기반 서술 기반 수학 모델을 제안한다.
• 정확성과 적합성을 향상시키기 위해 전문 지식을 모델 합성 과정에 체계적으로 통합한다.
• 동적 시뮬레이션을 위한 필수 구성 요소와 기능 모듈을 명시하는 시뮬레이션 시스템 아키텍처를 정의한다.
• 모듈화된 개발을 지원하여 확장 가능하고 유지보수가 가능한 시뮬레이션 환경을 가능하게 하기 위해 시스템 모델을 구조화한다.
• 모델링의 모듈성, 구성 요소 재사용성, 그리고 수학적 추상화를 통한 시스템 행동의 공식적 명세를 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 복잡한 시스템의 동적 모델 합성 과정에 전문 지식을 효과적으로 통합할 수 있는가?
• RQ2 어떤 공식 모델 구조가 복잡한 동적 시스템의 효율적 표현 및 제어를 가능하게 하는가?
• RQ3 컴퓨터 시뮬레이션 시스템은 어떻게 아키텍처화되어 복잡한 시스템의 모델링 및 제어를 지원할 수 있는가?
• RQ4 집합 이론은 복잡한 시스템 구성 요소의 구조화 및 분석에서 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 집합 기반 서술는 복잡한 동적 시스템의 모델링 효율성과 확장성에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• 제안된 체계적 접근법은 전문 지식을 동적 모델 합성에 통합함으로써 모델의 정확성과 도메인 적합성을 향상시킨다.
• 집합 이론 모델은 시스템 구성 요소와 그 상호의존성을 체계적으로 표현하는 데 유용한 공식적 프레임워크를 제공한다.
• 집합 기반 수학 모델은 계산 복잡도를 감소시키면서도 복잡한 시스템의 총합 행동을 효과적으로 포괄한다.
• 명확한 요구사항과 구성 요소 사양을 갖춘 시뮬레이션 시스템 아키텍처가 정의되어 있어 모듈성과 확장성을 지원한다.
• 체계적 분해를 통해 복잡한 동적 시스템의 모델링, 제어 및 시뮬레이션을 위한 통합 프레임워크를 입증한다.
• 시스템 수준의 집합화 및 구조적 분해를 활용함으로써 효율적인 제어 모델 개발을 지원한다.