Some approaches to assessing the process of functioning of structural-dynamic monitoring systems under external influences

Abstract

Несмотря на большое внимание, уделяемое в современных работах проблемам организации структурно-динамических систем мониторинга, остаются актуальными вопросы, связанные с обеспечением их надежного функционирования в случае внешних воздействий. В связи с этим, данная статья посвящена решению задачи оценки процесса функционирования структурно-динамических систем мониторинга, с точки зрения возможных изменений ее состава и структуры в условиях влияния внешних воздействий, отражающихся на выполнении системой своих функций с требуемыми характеристиками. Предложенный в работе подход к решению данной задачи основывается на теории графов и методах дискретной оптимизации, позволяющих представить процесс функционирования системы как две взаимосвязанные частные задачи: определение оптимального сочетания объект мониторинга – средство мониторинга и доведение информации до конечного потребителя. Для первой частной задачи рассмотрена многокритериальная задача покрытия двудольного динамического графа звездами и предложен алгоритм ее решения, а для второй – применение алгоритмов с оценками для построения приближенных решений. В качестве критерия для оценки верхних границ изменений характеристик системы, при которой она выполняет поставленные задачи в требуемом объеме, предложено использовать понятие радиуса устойчивости. На основе аналитического выражения радиуса устойчивости показано, как проводить оценки устойчивости оптимального, по заданным критериям, варианта состава и структуры структурно-динамической системы мониторинга к изменениям ее характеристик в результате внешних воздействий. Применение полученных результатов в существующих технологиях построения структурно-динамических систем мониторинга позволит повысить надежность и устойчивость функционирования подобных систем. Despite the great attention paid in modern works to the problems of organizing structural-dynamic monitoring systems, there are still topical issues related to ensuring their reliable functioning in the event of external influences. This article is to solve the problem of assessing the process of functioning of structural-dynamic monitoring systems from the point of view of possible changes in its composition and structure under conditions of external influences that affect the performance of the system's functions with the required characteristics. The proposed approach to this problem solvation is based on the theory of graphs and discrete optimization methods. They make it possible to represent the process of the system's functioning as two interrelated subproblems: determining the optimal combination of the monitoring object-monitoring tool and bringing information to the end-user. A multicriteria problem of covering a bipartite dynamic graph with stars is considered, and an algorithm for its solution is proposed for the first problem. The application of algorithms with estimates to construct approximate solutions is introduced for the second. As a criterion for assessing the upper bounds of changes in the system characteristics, at which it performs the assigned tasks in the required volume, it is suggested to use the concept of the radius of stability. Based on the analytical expression of the stability radius, it is shown how to assess the stability of the optimal, according to the given criteria, variant of the composition and morphology of the structural-dynamic monitoring system to changes in its characteristics as a result of external influences. The results application obtained in existing technologies for constructing structural-dynamic monitoring systems will increase the reliability and stability of the functioning of such systems.