Нечіткі моделі та алгоритми для оптимізації маршрутів і траєкторій в умовах невизначеності - Автореферат

Її розвязок часто ускладнюється високим ступенем невизначеності апріорної і поточної інформації в вузлах маршрутів та траєкторій, зокрема, при плануванні маршрутів танкерів-бункерувальників, які мають доставляти паливо суднам, розміщеним в різних портах (вузлах дислокації). Замовлення портів на етапі попереднього планування маршрутів, як правило, є нечіткими, наприклад, "біля 500 т", "в середньому 300 т", "не менше 200 т" і т.п., тобто розмитою або нечіткою є інформація про обсяг вантажу, що має бути доставленим в кожний з вузлів на маршруті. Тому розробка нечітких математичних моделей та алгоритмів, що враховують невизначеність апріорної інформації, особливості технологічних процесів та обмеження на режими оптимізації і ресурси управління, є актуальною задачею, розвязок якої дозволить значно поліпшити програмно-алгоритмічну та апаратну реалізацію СППР, зокрема для підвищення рівня автоматизації етапів інформаційної підготовки процесів прийняття рішень, формування альтернативних гіпотез, безпосереднього прийняття рішень та оцінки ефективності їх реалізації. Проведені в дисертаційній роботі дослідження з синтезу алгоритмів попереднього формування маршрутів при прийнятті рішень в безконфліктних та конфліктних ситуаціях базуються на комплексному використанні методів дослідження операцій; формалізацію якісних вхідних параметрів та розробку узагальнених алгоритмів їх фаззифікації на різних лінгвістичних термах здійснено на основі теорії нечітких множин; при формуванні баз правил нечітких експертних систем для визначення рівня сатисфакції в конфліктних ситуаціях застосовано теорію нечіткої логіки; забезпечення адекватності стохастичних імітаційних моделей нечітких та реальних вхідних параметрів, що характеризують невизначеність апріорної і поточної інформації, здійснено на основі теорії випадкових процесів; формування алгоритмів планування ефективних траєкторій реальних обєктів забезпечується шляхом використання теорії управління. для оптимізації маршрутів і траєкторій в умовах невизначеності вперше запропоновано концепцію та комбінований алгоритм почергового аналізу ранжованих вузлів-претендентів і методи підвищення ефективності автоматизованого прийняття рішень стосовно включення вузла-претендента до траєкторії (маршруту) в конфліктних ситуаціях шляхом настроювання критичного рівня сатисфакції та глибини пошуку найближчих вузлів-претендентів;У першому розділі розглянуто основні методи планування маршрутів та траєкторій рухомих обєктів (транспортних одиниць), проаналізовано існуючі підходи до оптимізації маршрутів та траєкторій на основі точних та евристичних моделей і алгоритмів, виділено для дослідження клас задач планування маршрутів типу CVRP (з ресурсними обмеженнями на вантажомісткість транспортних одиниць) та співставні класи типу DVRP (з обмеженнями на загальну довжину або час реалізації кожного з маршрутів), проаналізовано вплив розмірності задач планування маршрутів на вибір алгоритмів, їх обчислювальну складність та ефективність. Визначено відповідний клас рухомих обєктів, що функціонують в умовах невизначеності, проаналізовано основні джерела нечіткості апріорної та поточної інформації, зокрема для задач бункерування суден в умовах нестаціонарного морського середовища при нечітких параметрах замовлень палива в портах та інших місцях дислокації суден, для яких формуються маршрути танкерів при реалізації відповідних БП. На основі аналізу та узагальнення широкого класу обєктів, що функціонують в умовах невизначеності, обґрунтовано доцільність розробки універсальних математичних моделей та комбінованих алгоритмів оптимізації для успішної формалізації задач CVRP та планування маршрутів і траєкторій із застосуванням теорії нечітких множин, точних та евристичних методів оптимізації, нечіткої логіки та засобів обєктно-орієнтованого програмування. Нечіткі замовлення як параметри ФН для різних портів визначаються при цьому на основі моделі (1): , , , 1 де - верхня межа нечіткої множини; - нижня межа нечіткої множини; - параметр нечіткої множини, для якого значення ФН ; , , - випадкові величини з відповідним законом розподілу, ; D - вантажомісткість танкеру; j - номер порта-замовника, для якого формується модель нечітких замовлень . Для ієрархічної структури задач формування маршрутів і траєкторій наведено характеристики умов невизначеності при плануванні та реалізації морських БП, оптимізація яких повязана з наступними критеріями та обмеженнями: мінімально можлива кількість танкерів для реалізації БП; мінімальна сумарна довжина маршрутів танкерів в рамках БП; обовязкове обслуговування всіх портів-замовників; максимально можлива кількість розвантаженого палива при реалізації кожного маршруту в умовах нечітких замовлень портів.Шляхом аналізу обєкта досліджень встановлено, що підвищення ефективності процесів формування та оптимізації маршрутів і траєкторій в умовах невизначеності можливе шляхом розробки нових та удосконалення існуючих моделей і алгоритмів для прийняття рішень в конфл

2. Основний зміст роботи