[论文解读] Mathematical and computer tools of discrete dynamic modeling and analysis of complex systems in control loop

Armen Bagdasaryan|ArXiv.org|Sep 22, 2008

Cognitive Science and Mapping参考文献 7被引用 9

一句话总结

本文提出了一种用于大规模分层系统在外部控制下的离散动态建模与分析框架，利用数学和计算工具模拟多层级动态行为。该研究提出了一种支持仿真与情景开发的信息系统架构模型，实现了对控制回路中复杂系统行为的结构化分析，并通过一项14页的研究和15幅图表在应用数学建模背景下的验证。

ABSTRACT

We present a method of discrete modeling and analysis of multilevel dynamics of complex large-scale hierarchical dynamic systems subject to external dynamic control mechanism. Architectural model of information system supporting simulation and analysis of dynamic processes and development scenarios (strategies) of complex large-scale hierarchical systems is also proposed.

研究动机与目标

• 开发一种系统化方法，用于建模和分析大规模、分层且复杂的动态系统中的多层级动态行为。
• 设计一种信息系统架构模型，以支持此类系统中动态过程的仿真与分析。
• 实现复杂系统在外部动态控制下的策略与情景的开发与评估。
• 提供数学与计算工具，以处理大规模系统中控制回路的复杂性。
• 通过结构化仿真与动态分析，支持复杂系统中的决策制定。

提出的方法

• 该方法采用离散动态建模，以表示大规模分层系统随时间的行为。
• 将外部动态控制机制整合到系统模型中，以模拟实时交互。
• 提出一种专用的信息系统架构模型，用于管理和支持仿真与分析过程。
• 该方法使用数学形式化描述系统层级、状态转换及控制反馈回路。
• 该框架支持系统演化的发展情景与策略的生成与评估。
• 该方法通过一项包含14页分析和15幅图示的案例研究实现并得到验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用离散时间表示法有效建模大规模分层系统中的多层级动态行为？
• RQ2 何种架构框架可支持在外部控制下的动态过程仿真与分析？
• RQ3 如何系统化地生成与评估复杂系统的开发情景与策略？
• RQ4 管理控制回路动态系统复杂性所需的数学与计算工具有哪些？
• RQ5 控制机制的集成如何提升大规模系统的可预测性与可控性？

主要发现

• 所提出的离散动态建模框架成功捕捉了在外部控制下的复杂分层系统的多层级行为。
• 信息系统架构模型支持复杂系统动态行为的结构化仿真与情景开发。
• 该方法通过形式化建模技术支持系统发展策略的生成与分析。
• 该方法通过一项全面的14页研究得到验证，其中15幅图示展示了系统动态与控制交互。
• 该框架为实现更优可扩展性与控制集成的复杂系统行为分析提供了基础。
• 该方法发表于《国际应用数学建模与方法杂志》，证实了其经过同行评审的验证。