Control of a Complex Object Using Its Cognitive Map and Observation Data
Keywords:
cognitive map, object's reaction to a control input, model-based prediction, quantitative and qualitative scales of factors, criterion for compliance of target factors with the specified values
Abstract
The article considers a method for control of an object to achieve the set values of its target indicators. It is assumed that the object cognitive map drawn by experts based on their expertise and/or observation data is known. Such models are extensively used in describing complex objects in the decision making support tasks.
Objects the cognitive map graph of which does not contain loops are analyzed. Supposedly, uncontrolled random effects that are not taken into account in the cognitive map and influencing the interaction of factors act in the controlled object. Also, the cognitive map may contain factors whose values are presented using not only quantitative, but also qualitative scales.
To solve the problem, it is assumed that there is an up-to-date and representative set of observation data on all factors incorporated into the controlled object cognitive map. This set is used to select the best values of controlled factors and to assess the control quality.
An objective function is proposed that characterizes how close the values of the controlled object target factors are to their specified values. The controlled factors values are calculated on the basis of solving an extremum problem using the target factor values predicted from the cognitive map. The control quality estimate is obtained from the same set of observations. An example of solving a control problem is given.
References
1. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. М.: Cинтег, 1998.
2. Busemeyer J., Diederich A. Cognitive Modeling. Los Angeles: Sage Publ., 2009.
3. Альбертин С.В. Когнитивное моделирование как способ научного познания и творчества // Гуманитарные научные исследования. 2016. № 8. C. 220—228.
4. Радченко С.А. Когнитивное моделирование как средство поддержки принятия решений при управлении социально-экономической системой // Проблемы регионального управления, экономики и права и инновационных процессов в образовании: Труды III Междунар. науч.-практ. конф. Таганрог: Изд-во ТИУиЭ, 2003. С. 298—300.
5. Максимов В.И., Корноушенко Е.К., Качаев С.В. Когнитивные технологии для поддержки принятия управленческих решений // Информационное общество. 1999. Вып. 2. С. 50—54.
6. Максимов В.И. Когнитивные технологии — от незнания к пониманию // Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций: Труды I Междунар. конф. М.: ИПУ РАН, 2001. Т. 1. С. 4—41.
7. Авдеева З.К., Коврига С.В., Макаренко Д.И. Когнитивное моделирование для решения задач управления слабоструктурированными системами (ситуациями) // Управление большими системами. 2007. № 16. С. 26—39.
8. Федулов Ю.Г., Юсов А.Б., Матвеев А.А. Исследование социально-экономических и политических процессов с помощью когнитивных моделей. М: Изд-во РАГС, 2004.
9. Таратухина Ю.В., Авдеева З.К. Деловые и межкультурные коммуникации. М.: Юрайт, 2019.
10. Жилов Р.А. Применение нечетких когнитивных карт в системах принятия решений // Современные вопросы математической физики, математической биологии и информатики: Материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых. Нальчик: Изд-во КБНЦ РАН, 2014. С. 54—55.
11. Борисов В.В., Денисенков М.А., Федулов А.С. Нечеткие ситуационные сети на основе когнитивных карт // Естественные и технические науки. 2016. № 2(92). С. 118—123.
12. Borisov V., Stefantsov A., Gasho E., Postelnik M., Bobryakov A. Research into the Sustainable Development Problem of Urban Electric Power Systems on the Basis of Cognitive Modeling Technology // Intern. J. Appl. Eng. Research. 2016. V. 11. No. 24. Pp. 11826—11831
13. Авдеева З.К. Теория и практика когнитивных карт [Электрон. ресурс] https://mipt.ipu.ru/sites/default/files/page_file/Авдеева.pdf (дата обращения 15.02.2019).
14. Федулов А.С., Борисов В.В. Анализ нечетких реляционных когнитивных карт // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2016. № 7. С. 7—14.
15. Жилов Р.А. К вопросу построения когнитивных карт для интеллектуальной обработки данных // Вестник КРАУНЦ. Серия «Физико-математические науки». 2016. № 4—1(16). С. 101—106.
16. Кулинич А.А. Компьютерные системы моделирования когнитивных карт: подходы и методы // Control Sci. 2010. № 3. С. 2—16.
17. Борисов В.В., Федулов А.С., Федулов Я.А. «Совместимые» нечеткие когнитивные модели: прямые и обратные задачи // Нечеткие системы и мягкие вычисления. 2016. № 2(11). С. 103—114.
18. Лобанов В.Ю., Фомин Г.А., Фомина Е.С. Методы анализа связей между разнородными факторами в объекте управления // Информационные средства и технологии: Труды XVII Междунар. науч.-тех. конф. Т. 3. М.: Издат. дом МЭИ, 2009. С. 205—211.
19. Фомин Г.А. Прогнозирование по когнитивной модели реакции объекта на внешние воздействия // Вестник МЭИ. 2018. № 5. С. 89—95.
20. Фомин Г.А, Полотнов М.М. Метод расчета с использованием когнитивной карты и данных наблюдений реакции объекта управления на внешнее воздействие // Вестник МЭИ. 2020. № 2. С. 113—119
---
Для цитирования: Фомин Г.А. Управление сложным объектом с использованием его когнитивной карты и данных наблюдений // Вестник МЭИ. 2022. № 5. С. 121—127. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-121-127
#
1. Trakhtengerts E.A. Komp'yuternaya Podderzhka Prinyatiya Resheniy. M.: Cinteg, 1998. (in Russian).
2. Busemeyer J., Diederich A. Cognitive Modeling. Los Angeles: Sage Publ., 2009.
3. Al'bertin S.V. Kognitivnoe Modelirovanie kak Sposob Nauchnogo Poznaniya i Tvorchestva. Gumanitarnye Nauchnye Issledovaniya. 2016;8:220—228. (in Russian).
4. Radchenko S.A. Kognitivnoe Modelirovanie kak Sredstvo Podderzhki Prinyatiya Resheniy pri Upravlenii Sotsial'no-Ekonomicheskoy Sistemoy. Problemy Regional'nogo Upravleniya, Ekonomiki i Prava i Innovatsionnykh Protsessov v Obrazovanii: Trudy III Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. Taganrog: Izd-vo TIUiE, 2003:298—300. (in Russian).
5. Maksimov V.I., Kornoushenko E.K., Kachaev S.V. Kognitivnye Tekhnologii dlya Podderzhki Prinyatiya Upravlencheskikh Resheniy. Informatsionnoe Obshchestvo. 1999;2:50—54. (in Russian).
6. Maksimov V.I. Kognitivnye Tekhnologii — ot Neznaniya k Ponimaniyu. Kognitivnyy Analiz i Upravlenie Razvitiem Situatsiy: Trudy I Mezhdunar. konf. M.: IPU RAN, 2001;1:4—41. (in Russian).
7. Avdeeva Z.K., Kovriga S.V., Makarenko D.I. Kognitivnoe Modelirovanie dlya Resheniya Zadach Upravleniya Slabostrukturirovannymi Sistemami (Situatsiyami). Upravlenie Bol'shimi Sistemami. 2007;16:26—39. (in Russian).
8. Fedulov Yu.G., Yusov A.B., Matveev A.A. Issledovanie Sotsial'no-ekonomicheskikh i Politicheskikh Protsessov s Pomoshch'yu Kognitivnykh Modeley. M: Izd-vo RAGS, 2004. (in Russian).
9. Taratukhina Yu.V., Avdeeva Z.K. Delovye i Mezhkul'turnye Kommunikatsii. M.: YUrayt, 2019. (in Russian).
10. Zhilov R.A. Primenenie Nechetkikh Kognitivnykh Kart v Sistemakh Prinyatiya Resheniy. Sovremennye Voprosy Matematicheskoy Fiziki, Matematicheskoy Biologii i Informatiki: Materialy Vseros. Nauch. Konf. Molodykh Uchenykh. Nal'chik: Izd-vo KBNTS RAN, 2014:54—55. (in Russian).
11. Borisov V.V., Denisenkov M.A., Fedulov A.S. Nechetkie Situatsionnye Seti na Osnove Kognitivnykh Kart. Estestvennye i Tekhnicheskie Nauki. 2016;2(92):118—123. (in Russian).
12. Borisov V., Stefantsov A., Gasho E., Postelnik M., Bobryakov A. Research into the Sustainable Development Problem of Urban Electric Power Systems on the Basis of Cognitive Modeling Technology. Intern. J. Appl. Eng. Research. 2016;11;24:11826—11831
13. Avdeeva Z.K. Teoriya i Praktika Kognitivnykh Kart [Elektron. Resurs] https://mipt.ipu.ru/sites/default/files/page_file/Avdeeva.pdf (Data Obrashcheniya 15.02.2019). (in Russian).
14. Fedulov A.S., Borisov V.V. Analiz Nechetkikh Relyatsionnykh Kognitivnykh Kart. Neyrokomp'yutery: Razrabotka, Primenenie. 2016;7:7—14. (in Russian).
15. Zhilov R.A. K Voprosu Postroeniya Kognitivnykh Kart dlya Intellektual'noy Obrabotki Dannykh. Vestnik KRAUNTS. Seriya «Fiziko-matematicheskie Nauki». 2016;4—1(16):101—106. (in Russian).
16. Kulinich A.A. Komp'yuternye Sistemy Modelirovaniya Kognitivnykh Kart: Podkhody i Metody. Control Sci. 2010;3:2—16. (in Russian).
17. Borisov V.V., Fedulov A.S., Fedulov Ya.A. «Sovmestimye» Nechetkie Kognitivnye Modeli: Pryamye i Obratnye Zadachi. Nechetkie Sistemy i Myagkie Vychisleniya. 2016;2(11):103—114. (in Russian).
18. Lobanov V.Yu., Fomin G.A., Fomina E.S. Metody Analiza Svyazey Mezhdu Raznorodnymi Faktorami V Obekte Upravleniya. Informatsionnye Sredstva i Tekhnologii: Trudy XVII Mezhdunar. Nauch.-tekh. Konf. T. 3. M.: Izdat. Dom MEI, 2009:205—211. (in Russian).
19. Fomin G.A. Prognozirovanie po Kognitivnoy Modeli Reaktsii Obekta na Vneshnie Vozdeystviya. Vestnik MEI. 2018;5:89—95. (in Russian).
20. Fomin G.A, Polotnov M.M. Metod Rascheta s Ispol'zovaniem Kognitivnoy Karty i Dannykh Nablyudeniy Reaktsii Obekta Upravleniya na Vneshnee Vozdeystvie. Vestnik MEI. 2020;2:113—119. (in Russian)
---
For citation: Fomin G.A. Control of a Complex Object Using Its Cognitive Map and Observation Data. Bulletin of MPEI. 2022;5:121—127. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-121-127
2. Busemeyer J., Diederich A. Cognitive Modeling. Los Angeles: Sage Publ., 2009.
3. Альбертин С.В. Когнитивное моделирование как способ научного познания и творчества // Гуманитарные научные исследования. 2016. № 8. C. 220—228.
4. Радченко С.А. Когнитивное моделирование как средство поддержки принятия решений при управлении социально-экономической системой // Проблемы регионального управления, экономики и права и инновационных процессов в образовании: Труды III Междунар. науч.-практ. конф. Таганрог: Изд-во ТИУиЭ, 2003. С. 298—300.
5. Максимов В.И., Корноушенко Е.К., Качаев С.В. Когнитивные технологии для поддержки принятия управленческих решений // Информационное общество. 1999. Вып. 2. С. 50—54.
6. Максимов В.И. Когнитивные технологии — от незнания к пониманию // Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций: Труды I Междунар. конф. М.: ИПУ РАН, 2001. Т. 1. С. 4—41.
7. Авдеева З.К., Коврига С.В., Макаренко Д.И. Когнитивное моделирование для решения задач управления слабоструктурированными системами (ситуациями) // Управление большими системами. 2007. № 16. С. 26—39.
8. Федулов Ю.Г., Юсов А.Б., Матвеев А.А. Исследование социально-экономических и политических процессов с помощью когнитивных моделей. М: Изд-во РАГС, 2004.
9. Таратухина Ю.В., Авдеева З.К. Деловые и межкультурные коммуникации. М.: Юрайт, 2019.
10. Жилов Р.А. Применение нечетких когнитивных карт в системах принятия решений // Современные вопросы математической физики, математической биологии и информатики: Материалы Всерос. науч. конф. молодых ученых. Нальчик: Изд-во КБНЦ РАН, 2014. С. 54—55.
11. Борисов В.В., Денисенков М.А., Федулов А.С. Нечеткие ситуационные сети на основе когнитивных карт // Естественные и технические науки. 2016. № 2(92). С. 118—123.
12. Borisov V., Stefantsov A., Gasho E., Postelnik M., Bobryakov A. Research into the Sustainable Development Problem of Urban Electric Power Systems on the Basis of Cognitive Modeling Technology // Intern. J. Appl. Eng. Research. 2016. V. 11. No. 24. Pp. 11826—11831
13. Авдеева З.К. Теория и практика когнитивных карт [Электрон. ресурс] https://mipt.ipu.ru/sites/default/files/page_file/Авдеева.pdf (дата обращения 15.02.2019).
14. Федулов А.С., Борисов В.В. Анализ нечетких реляционных когнитивных карт // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2016. № 7. С. 7—14.
15. Жилов Р.А. К вопросу построения когнитивных карт для интеллектуальной обработки данных // Вестник КРАУНЦ. Серия «Физико-математические науки». 2016. № 4—1(16). С. 101—106.
16. Кулинич А.А. Компьютерные системы моделирования когнитивных карт: подходы и методы // Control Sci. 2010. № 3. С. 2—16.
17. Борисов В.В., Федулов А.С., Федулов Я.А. «Совместимые» нечеткие когнитивные модели: прямые и обратные задачи // Нечеткие системы и мягкие вычисления. 2016. № 2(11). С. 103—114.
18. Лобанов В.Ю., Фомин Г.А., Фомина Е.С. Методы анализа связей между разнородными факторами в объекте управления // Информационные средства и технологии: Труды XVII Междунар. науч.-тех. конф. Т. 3. М.: Издат. дом МЭИ, 2009. С. 205—211.
19. Фомин Г.А. Прогнозирование по когнитивной модели реакции объекта на внешние воздействия // Вестник МЭИ. 2018. № 5. С. 89—95.
20. Фомин Г.А, Полотнов М.М. Метод расчета с использованием когнитивной карты и данных наблюдений реакции объекта управления на внешнее воздействие // Вестник МЭИ. 2020. № 2. С. 113—119
---
Для цитирования: Фомин Г.А. Управление сложным объектом с использованием его когнитивной карты и данных наблюдений // Вестник МЭИ. 2022. № 5. С. 121—127. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-121-127
#
1. Trakhtengerts E.A. Komp'yuternaya Podderzhka Prinyatiya Resheniy. M.: Cinteg, 1998. (in Russian).
2. Busemeyer J., Diederich A. Cognitive Modeling. Los Angeles: Sage Publ., 2009.
3. Al'bertin S.V. Kognitivnoe Modelirovanie kak Sposob Nauchnogo Poznaniya i Tvorchestva. Gumanitarnye Nauchnye Issledovaniya. 2016;8:220—228. (in Russian).
4. Radchenko S.A. Kognitivnoe Modelirovanie kak Sredstvo Podderzhki Prinyatiya Resheniy pri Upravlenii Sotsial'no-Ekonomicheskoy Sistemoy. Problemy Regional'nogo Upravleniya, Ekonomiki i Prava i Innovatsionnykh Protsessov v Obrazovanii: Trudy III Mezhdunar. Nauch.-prakt. Konf. Taganrog: Izd-vo TIUiE, 2003:298—300. (in Russian).
5. Maksimov V.I., Kornoushenko E.K., Kachaev S.V. Kognitivnye Tekhnologii dlya Podderzhki Prinyatiya Upravlencheskikh Resheniy. Informatsionnoe Obshchestvo. 1999;2:50—54. (in Russian).
6. Maksimov V.I. Kognitivnye Tekhnologii — ot Neznaniya k Ponimaniyu. Kognitivnyy Analiz i Upravlenie Razvitiem Situatsiy: Trudy I Mezhdunar. konf. M.: IPU RAN, 2001;1:4—41. (in Russian).
7. Avdeeva Z.K., Kovriga S.V., Makarenko D.I. Kognitivnoe Modelirovanie dlya Resheniya Zadach Upravleniya Slabostrukturirovannymi Sistemami (Situatsiyami). Upravlenie Bol'shimi Sistemami. 2007;16:26—39. (in Russian).
8. Fedulov Yu.G., Yusov A.B., Matveev A.A. Issledovanie Sotsial'no-ekonomicheskikh i Politicheskikh Protsessov s Pomoshch'yu Kognitivnykh Modeley. M: Izd-vo RAGS, 2004. (in Russian).
9. Taratukhina Yu.V., Avdeeva Z.K. Delovye i Mezhkul'turnye Kommunikatsii. M.: YUrayt, 2019. (in Russian).
10. Zhilov R.A. Primenenie Nechetkikh Kognitivnykh Kart v Sistemakh Prinyatiya Resheniy. Sovremennye Voprosy Matematicheskoy Fiziki, Matematicheskoy Biologii i Informatiki: Materialy Vseros. Nauch. Konf. Molodykh Uchenykh. Nal'chik: Izd-vo KBNTS RAN, 2014:54—55. (in Russian).
11. Borisov V.V., Denisenkov M.A., Fedulov A.S. Nechetkie Situatsionnye Seti na Osnove Kognitivnykh Kart. Estestvennye i Tekhnicheskie Nauki. 2016;2(92):118—123. (in Russian).
12. Borisov V., Stefantsov A., Gasho E., Postelnik M., Bobryakov A. Research into the Sustainable Development Problem of Urban Electric Power Systems on the Basis of Cognitive Modeling Technology. Intern. J. Appl. Eng. Research. 2016;11;24:11826—11831
13. Avdeeva Z.K. Teoriya i Praktika Kognitivnykh Kart [Elektron. Resurs] https://mipt.ipu.ru/sites/default/files/page_file/Avdeeva.pdf (Data Obrashcheniya 15.02.2019). (in Russian).
14. Fedulov A.S., Borisov V.V. Analiz Nechetkikh Relyatsionnykh Kognitivnykh Kart. Neyrokomp'yutery: Razrabotka, Primenenie. 2016;7:7—14. (in Russian).
15. Zhilov R.A. K Voprosu Postroeniya Kognitivnykh Kart dlya Intellektual'noy Obrabotki Dannykh. Vestnik KRAUNTS. Seriya «Fiziko-matematicheskie Nauki». 2016;4—1(16):101—106. (in Russian).
16. Kulinich A.A. Komp'yuternye Sistemy Modelirovaniya Kognitivnykh Kart: Podkhody i Metody. Control Sci. 2010;3:2—16. (in Russian).
17. Borisov V.V., Fedulov A.S., Fedulov Ya.A. «Sovmestimye» Nechetkie Kognitivnye Modeli: Pryamye i Obratnye Zadachi. Nechetkie Sistemy i Myagkie Vychisleniya. 2016;2(11):103—114. (in Russian).
18. Lobanov V.Yu., Fomin G.A., Fomina E.S. Metody Analiza Svyazey Mezhdu Raznorodnymi Faktorami V Obekte Upravleniya. Informatsionnye Sredstva i Tekhnologii: Trudy XVII Mezhdunar. Nauch.-tekh. Konf. T. 3. M.: Izdat. Dom MEI, 2009:205—211. (in Russian).
19. Fomin G.A. Prognozirovanie po Kognitivnoy Modeli Reaktsii Obekta na Vneshnie Vozdeystviya. Vestnik MEI. 2018;5:89—95. (in Russian).
20. Fomin G.A, Polotnov M.M. Metod Rascheta s Ispol'zovaniem Kognitivnoy Karty i Dannykh Nablyudeniy Reaktsii Obekta Upravleniya na Vneshnee Vozdeystvie. Vestnik MEI. 2020;2:113—119. (in Russian)
---
For citation: Fomin G.A. Control of a Complex Object Using Its Cognitive Map and Observation Data. Bulletin of MPEI. 2022;5:121—127. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-5-121-127
Published
2022-09-29
Issue
Section
system analisSystem Analysis, Management and Information Processing (2.3.1)
