Статья

Название статьи МУЛЬТИАГЕНТНЫЙ МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ СЕТЕВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ С КЛАСТЕРИЗАЦИЕЙ НА ОСНОВЕ РЕПЛИКАЦИИ ДАННЫХ
Автор Э. В. Мельник, А. Б. Клименко, Д. Я. Иванов, В. А. Гандурин
Рубрика РАЗДЕЛ II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
Месяц, год 09, 2017
Индекс УДК 004.75+004.052.3
DOI 10.23683/2311-3103-2017-9-53-64
Аннотация В настоящее время информационно-управляющие системы (ИУС) являются неотъемлемым компонентом любой сложной мехатронной системы, включая нефте- и газодобывающую промышленность, автономные и мобильные робототехнические системы, авиацию, энергетику и многое другое. Поскольку объекты, находящиеся под управлением ИУС в случае возникновения отказов могут представлять угрозы как для населения, так и для экологической обстановки, к таким системам предъявляются повышенные требования к надежности. Надежность является комплексным и многоаспектным понятием, и может быть оценена количественно, в то время как отказоустойчивость является средством обеспечения надежности и опирается на существование в системе избыточности. Сетецентрические информационно-управляющие системы с децентрализованным управлением являются перспективными в аспектах интегрируемости, масштабируемости и отказоустойчивости, в то время как резервирование производительности вычислительных узлов и применение принципов выравнивания нагрузки позволяют повысить значения вероятности безотказной работы системы. Возможность реконфигурации также является важной характеристикой таких систем. Формирование конфигураций СИУС является одной из ключевых задач при проектировании и разработки системы. Задача формирования конфигураций является многокритериальной со многими в общем случае равноправными ограничениями, но качество получаемых результатов имеет смысл оценивать прежде всего с точки зрения выравнивания нагрузки. В данной статье предложена новая модель задачи формирования конфигураций для сетевой информационно-управляющей системы, которая отличается от предложенной ранее наличием параметров, учитывающих сформированные кластеры вычисляющих узлов. Вопрос о необходимости новой формулировке обоснован тем, что, как правило, кластеры не объединены полносвязной коммуникационной средой, и в случае реконфигурации приоритет должен быть у решений, размещающих задачи управления в рамках одного кластера, если это возможно. Также сформулированная задача решена с использованием ранее предложенного метода повышения качества конфигураций путем уменьшения количества критериев оптимизации. Применение этого метода к решению сформулированной задачи позволило улучшить качество решений с точки зрения выравнивания нагрузки, при этом оставляя прочие критерии равноправными.

Скачать в PDF

Ключевые слова Сетецентрическое управление; сетецентрический подход; информационно-управляющая система; отказоустойчивость; надежность; децентрализованное диспетчирование; формирование конфигураций; повышение качества конфигураций; многокритериальная оптимизация.
Библиографический список 1. Заборовский В.С. и др. Сетецентрический подход к созданию системы удаленного управления робототехническими объектами с борта орбитальной станции // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление.
– 2013. – Вып. 186, № 6. – С. 17-26.
2. Ефремов А.Ю., Максимов Д.Ю. Сетецентрическая система управления – что вкладывается в это понятие // 3-я Российская конференция с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ-12).
– 2012. – C. 158-161.
3. Фархадов М.П., Душкин Д.Н. Сетецентрические технологии: эволюция, текущее положение и области дальнейших исследований // Автоматизация и современные технологии. – 2012. – № 1. – C. 21-29.
4. Каляев И.А., Мельник Э.В. Децентрализованные системы компьютерного управления.
– Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2011. – 196 с.
5. Laprie J.C. Dependable computing and fault tolerance: concepts and terminology. In Digest of FTCS-15. June 1985. – P. 2-11.
6. Zhang Y., Jiang J. Bibliographical review on reconfigurable fault-tolerant control systems // Annual Reviews in Control. – 2008. – No. 32 (2). – P. 229-252.
7. Cerstani D., Godary-Dejean K. Fault-tolerance in control architectures for mobile robots: fantasy or reality? // In proc. Of 7th national conference on Control Architectures of Robots, 2012, Nancy, France.
8. Carlson J., Murph R. How UGVs physically fail in the field // IEEE Transactions on Robotics. – June 2005. – Vol. 21, No. 3. – P. 423-437.
9. Мельник Э.В., Горелова Г.В. Имитационное моделирование вариантов резервирования в распределенных информационно-управляющих системах с децентрализованной организацией // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 3 (140). – С. 184-193.
10. Мельник Э.В., Горелова Г.В. Исследование эффекта выравнивания вычислительной нагрузки процессорных устройств в высоконадежных распределенных информационно-управляющих системах // Перспективные системы и задачи управления: Материалы 7-й Всерос. науч.-практ. конф. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2012. – С. 316-325.
11. Melnik E., Klimenko A., Korobkin V. Reconfigurable Distributed Information and Control System Multiagent Management Approach. In: Abraham A., Kovalev S., Tarassov V., Snasel V., Vasileva M., Sukhanov A. (eds) // Proceedings of the Second International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’17). IITI 2017. Advances in Intelligent Systems and Computing. – Vol. 680. Springer, Cham., 2018.
12. Melnik E.V., Klimenko A.B. Informational and Control System Configuration Generation Problem with Load-Balancing Optimization // Proc. 10th Int. Conf. Appl. Inf. Commun. Technol.
– 2016. – P. 492-496.
13. Melnik E., Korobkin V., Klimenko A. System Reconfiguration Using Multiagent Cooperative Principles // Proc. of the First International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’16). 2016. Vol. 451 (Series “Advances in Intelligent Systems and Computing”). – P. 385-394.
14. Строгонов А. Долговечность интегральных схем и производственные методы ее прогнозирования // ChipNews. – 2002. – № 6. – С. 44-49.
15. Мельник Э.В., Клименко А.Б., Иванов Д.Я., Гандурин В.А. Методы обеспечения бесперебойной работы сетецентрических информационно-вычислительных систем с кластеризацией // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 12 (185). – C. 71-84.
16. Melnik E.V., Klimenko A.B. Informational and Control System Configuration Generation Problem with Load-Balancing Optimization // Proc. 10th Int. Conf. Appl. Inf. Commun. Technol. 2016. – P. 492-496.
17. Melnik E.V., Klimenko A.B., Korovin I.S. A Novel Approach to Fault Tolerant Information and Control System Design // Proc. 5-th Int. Conf. Informatics, Electron. Vis. Dhaka, Bangladesh: University of Dhaka, 2016.
18. Korovin I., Melnik E., Klimenko A. A recovery method for the robotic decentralized control system with performance redundancy // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). – 2016.
– 9812. – P. 9-17.
19. Melnik E., Klimenko A., .Klimenko V. The parallel simulated annealing-based reconfiguration algorithm for the real time distributed control fault-tolerance providing // Proc. of the Application of information and communication technologies. – 2015. – P. 277-280.
20. Клименко А.Б., Клименко В.В., Таранов А.Ю. Методы распараллеливания имитации отжига при децентрализованном решении задачи составления расписания с определением минимального количества ресурсов // Естественные и математические науки в современном мире. – 2014. – № 22. – С. 11-18.

Comments are closed.