[论文解读] System approach to synthesis, modeling and control of complex dynamical systems

Armen Bagdasaryan|ArXiv.org|Feb 20, 2009

AI-based Problem Solving and Planning参考文献 29被引用 7

一句话总结

本文提出一种系统理论方法，通过整合专家知识与集合论及基于聚合的数学模型，对复杂动态系统进行建模、综合与控制。该方法引入一种结构化的计算机仿真架构，并通过形式化的系统分解与组件集成，展示了一套统一的高效建模与控制复杂系统的方法框架。

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.

研究动机与目标

• 开发一种系统化方法，用于综合复杂系统的动态模型，整合领域专家知识。
• 利用聚合描述技术构建复杂动态系统的高效控制模型。
• 设计一种具有明确定义组件与架构需求的结构化计算机仿真系统，用于复杂系统建模。
• 建立一个形式化的集合论框架，用于表示与分析复杂系统的行为。
• 基于系统聚合原则，提供受控复杂动态系统的统一数学模型。

提出的方法

• 本文引入复杂系统的集合论模型，以形式化系统组件及其相互作用。
• 提出基于聚合描述的数学模型，用于表示复杂动态系统的整体行为。
• 系统性地将专家知识整合到模型综合过程中，以提升模型的准确性与相关性。
• 定义仿真系统架构，明确动态仿真所需组件与功能模块。
• 系统模型被设计为支持模块化开发，从而实现可扩展且可维护的仿真环境。
• 该方法强调模块化、组件可重用性，以及通过数学抽象形式化指定系统行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效将专家知识整合到复杂系统动态模型的综合过程中？
• RQ2 何种形式化模型结构可实现复杂动态系统行为的高效表示与控制？
• RQ3 如何设计计算机仿真系统，以支持复杂系统的建模与控制？
• RQ4 集合论在组织与分析复杂系统组件中发挥何种作用？
• RQ5 聚合描述如何提升复杂动态系统建模的效率与可扩展性？

主要发现

• 所提出的系统方法能够将专家知识有效整合到动态模型综合中，提升模型保真度与领域相关性。
• 集合论模型为系统组件及其相互依赖关系的表示提供了形式化框架。
• 基于聚合的数学模型以降低计算复杂度为代价，有效捕捉了复杂系统的整体行为。
• 仿真系统架构具有明确的需求与组件规范，支持模块化与可扩展的仿真。
• 该方法通过形式化的系统分解，展示了统一的复杂动态系统建模、控制与仿真框架。
• 该方法通过利用系统级聚合与结构分解，支持高效控制模型的开发。