ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
|
β1 |
|
β1 |
|
β1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
β2 |
|
|
β2 |
|
β2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
C |
2 |
1 |
1 |
2 |
2 |
1 |
1 |
Рис. 1. Фазовое пространство Е физических состояний системы
Стационарные вероятности пребывания в физических состояниях 1 и 2 имеют вид [1]:
|
|
b |
; |
|
|
2 |
b ; |
|
0 |
b b |
2 |
1 . |
(18) |
|||||||
|
1 |
0 |
2 |
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|||||
|
|
|
Нормирующая константа ρ0 |
находится |
||||||||||||||||
из условия ρ1 + ρ2 = 1. Вычислим ρ0, ρ1 |
и ρ2 |
|||||||||||||||||||
принимая во внимание обозначения (1): |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
i |
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
i 1 |
|
, итак |
, i 1, 2 , |
(19) |
||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
||||||||||||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
то есть, получили (16) при k = 2. Так же, как в [1], запишем элементы ПМ ядра Q(t) ПМВ
0n , 0n ; n 0 , описывающего систему из
двух приборов в стационарном режиме. Из
(5) и (6) получим:
t
Q12 t 2 G1 x G2 x dx,
0
1 2
Рис. 2. Граф-схема переходов стационарного ПМВ
Вычислим функции распределения Ui0 t , i 1, 2 времен пребывания в состоя-
ниях 1 и 2 принимая во вниманию (1), (4),
(21):
|
|
|
|
|
Ui0 t 1 |
|
i0 t , |
i 1, 2 ; |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
U |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
t P 1 |
t G1 |
|
|
t ; |
(22) |
|||||||||||
|
U1 |
t P 1 |
2 |
t G2 |
|||||||||||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
0 |
|
|
2 |
|
|
t G2 |
t . |
|
||||||||||
U2 |
t P 2 |
t P 1 |
t G1 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Согласно [1], для функции |
|
2 t |
вы- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
U |
||||||||||||||
полняется соотношения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Q21 t 1 G1 |
x G2 x dx, |
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
t 1 |
U |
1 t 2 |
U |
2 |
t |
(23) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и, с учетом (21), имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Q11 t |
y |
|
|
2 |
x dG1 x , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
G |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
t 1G1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t G2 t , (24) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
t G2 t |
2 G1 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Q22 t |
y |
|
|
|
x dG2 x . |
|
что следует из (15) при k = 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
G1 |
(20) |
|
|
|
|
|
Покажем, что m2 1 |
2 |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Из (20) следует, что стационарный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 t dt |
|||||||||||||||
ПМВ задается формулами для времен пре- |
m2 |
M2 |
1 |
G |
1 t |
G |
2 |
t 2 |
G |
1 t |
G |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
бывания в состояниях вида: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
2 . |
|
|
|
|
|
1 G1 t G |
|
|
|
|
|
G2 t dt |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 1 2 , |
|
|
|
|
2 |
1 |
(21) |
|
|
|
|
2 t dt 2 G1 t |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Граф-схема переходов |
стационарного |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ПМВ изображена на рисунке 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
10
ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019 |
ISSN 2618-7167 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
g1 t |
G |
2 |
t dt |
G |
1 t g2 |
t |
dt |
|
|
||||||||||||
= |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
2 |
t dG |
1 t |
|
G |
1 t dG |
2 |
t |
|
1 |
|
|||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
то есть, (17) выполняется при k = 2. Допустим, что соотношения (15) – (17)
выполняются для (k – 1)-го прибора:
|
k 1 |
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
i t , |
|
||
U |
t |
i |
G |
i t |
G |
(25) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
i |
, |
m |
|
|
|
|
|
|
1 |
, |
(26) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
k |
1 |
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
k 1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
k 1 |
k 1 |
||
G |
i t |
G |
j |
t , k 1 i . (27) |
|
|
|
j i |
i 1 |
||
Докажем, что соотношения (15) – (17) выполняются для k приборов.
В этой ситуации мы снова имеем дело с суперпозицией двух независимых процессов восстановления с временами восстановленияk 1 и k , которые имеют функции распре-
деления U k 1 t вида (25) и Gk t соответственно. Фазовое пространство Е физических состояний системы состоит из двух состояний: E k 1 , k . По аналогии с вы-
шезаписанными формулами (18) – (24), с учетом (25) – (27), будем иметь:
1) Стационарные вероятности пребывания в состояниях (k – 1) и k:
|
|
k |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
k |
m |
|
|
bk |
1 |
|
|
k 1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
k k 1 |
|
|||||||||||||||||
|
k 1 |
0 |
bk ; k |
0 |
m |
|
k 1 |
; |
0 |
|
k 1 |
, |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(28) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
k |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Итак, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k 1 |
, |
k |
|
k |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(29) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2) Элементы ПМ матрицы из (5) и (6): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Q k 1 ,k t k |
|
|
k 1 |
x |
|
k |
x dx, |
|
t k 1 |
|
k 1 |
x |
|
k x dx , |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
U |
G |
Qk, k 1 |
U |
G |
|
|
(30) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
k 1 x dGk x , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Qk,k t |
|
|
|
Q k 1 , k 1 t |
|
k x dU k 1 x . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
U |
|
|
G |
|
|
|
|
(31) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) Времена пребывания в состояниях:
0 |
|
|
, |
0 |
|
|
k |
. |
(32) |
||
k 1 |
k 1 |
k |
|
k |
k 1 |
|
|
||||
4) |
|
|
Функции |
распределения |
|||||||
Ui0 t 1 |
|
i0 |
t |
|
|
|
|||||
U |
времен |
пребывания |
в со- |
||||||||
стояниях: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
0k 1 |
|
|
|
P 0 |
|
t |
|
k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
, |
|||||||||
U |
t |
|
U |
t |
G |
t |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
0k t P 0k |
t |
|
k 1 t |
|
|
k t . (33) |
||||||||||||||||||||||
U |
U |
G |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Итак, аналогично (23), можно записать |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
k t |
|
|
|
0k 1 t |
|
|
|
|
0k t |
, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
U |
k 1 |
U |
k |
U |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
а принимая во внимание (33), будем иметь
|
k t |
|
k 1 t |
|
k t |
|
|
k 1 t |
|
k t . |
(34) |
U |
U |
G |
k |
U |
G |
||||||
|
k 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вычислим в (34) выражение для U k 1 t учитывая (25), (26), (27) и обозначение (2):
11
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
U k 1 t k 1 U k 1
t
k1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
x dx i |
|
i x |
|
ki x dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
G |
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
i1 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
k1 |
|
|
k1 |
k 1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
i x dG |
i |
x d |
|
i |
x |
|
i |
x . (35) |
|||||
|
|
G |
G |
G |
|||||||||||||
|
|
|
i1 |
t |
t |
i1 |
i1 |
|
|||||||||
Преобразуем (34) учитывая (25), (27), (29), (35):
|
k |
|
k 1 |
|
k 1 |
|
|
|
|
|
k 1 |
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
U |
|
t |
i Gi t G j |
t Gk t k Gi |
t Gk t |
||||||||||||
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j i |
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
||
k |
|
k |
|
k |
||||||
i |
|
i t |
|
j |
t |
k i |
|
i t |
|
i t , |
G |
G |
G |
G |
|||||||
i1 |
|
ji |
|
i1 |
||||||
то есть (15), (16) выполняются.
Вычислим m |
k |
M |
: |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
||||
m k |
|
k t dt |
i |
|
i t |
|
i |
|||
U |
G |
G |
||||||||
0 |
|
|
i1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
t dt i |
|
|
i t |
|
i t dt |
k |
|
|
|
||||||
G |
G |
|
|
||||||||||||
|
i1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
||||
|
G |
i t dG |
i t |
k d |
G |
j |
t |
k 1 k . |
|||||||
i1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
j1 |
|
|
||
|
|
|
Теорема доказана. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Следствие. Если в системе все прибо- |
|||||||||||||||||||
ры одинаковые, то есть Gi |
t G t |
для |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
всех i |
1, k |
, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k 1 |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
t k 1 |
|
t |
|
|
|
x |
dx , |
m k |
, |
(36) |
||||||||||
U |
G |
G |
||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
k |
|
|||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
t dt . |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
, |
|
b |
G |
|
|
|
(37) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Доказательство. Выражение (36) для
U k t получается из формул (15), (37) с
k
учетом равенства i 1 [1]. Формула (36)
i 1
для m k получается из (17) и (1), т.к.
k k .
Таким образом, получили, что k различных приборов можно заменить одним полумарковским прибором с временем восстановления k , который имеет функцию
распределения U k |
t 1 |
|
|
k t вида (15), |
|||
U |
|||||||
и для которого M |
|
|
|
1 |
|
. |
|
|
|
k |
|
|
|||
|
k |
|
|
|
|
|
|
Библиографический список
1.Королюк, В. С. Процессы марковского восстановления в задачах надежности систем [Текст] / В. С. Королюк, А. Ф. Турбин – К. : Наук. мысль, 1982. - 235 с.
2.Королюк, В. С. Математические основы фазового укрупнения [Текст] / В. С. Королюк, А. Ф. Турбин – К. : Наук. мысль,
1978. - 248 с.
12
ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019 |
ISSN 2618-7167 |
УДК 303.732
Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил “Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина” Канд. техн. наук, доцент С.В. Глущенко
Россия, г. Воронеж, E-mail: serjvladimir@rambler.ru
Military Training and Research Center of the Air Force
"Air Force Academy named after NE Zhukovsky and Gagarin" Kand. tehn. Sciences, Associate Professor S.V. Gluschenko Russia, Voronezh, E-mail: serjvladimir@rambler.ru
С.В. Глущенко
О ФАКТОРНОМ АНАЛИЗЕ В ЦЕЛЕПОЛАГАЕМЫХ СИСТЕМАХ
Аннотация: В статье предлагается поэтапный подход к оптимизации целеполагаемой системы, основанный на проведении корреляционного анализа, затем факторного анализа с целью построения функции полезности и ее дальнейшей корректировки. В качестве весовых коэффициентов критериев оптимизации предлагается брать собственные значения корреляционной матрицы
Ключевые слова: система, корреляционный анализ, факторный анализ, ядро конфликта, собственный вектор, собственное значение, функция полезности
S.V. Gluschenko
ON FACTOR ANALYSIS IN PURPOSE SYSTEMS
Abstract: The article proposes a phased approach to optimizing a goal-oriented system based on correlation analysis, then factor analysis in order to build a utility function and its further adjustment. It is proposed to take the eigenvalues of the correlation matrix as weighting coefficients of the optimization criteria
Keywords: system, correlation analysis, factor analysis, conflict core, eigenvector, eigenvalue, utility function
Для оптимизации2 целеполагаемой системы X = (x1,x2,…,xn), где xi – параметр системы (i = 1,2,…,n), необходим анализ внутрисистемных связей и процессов, протекающих в системе, а также факторов ее функционирования. Корреляционный анализ параметров системы позволяет оценить степень и характер их взаимодействия и затем структурировать группу параметров. Корреляционные плеяды, включающие параметры с отрицательной корреляционной зависимостью выявляют конфликт в системе, корреляционные плеяды с положительной корреляционной зависимостью – согласие, подгруппа независимых параметров – безразличие [1]. Таким образом можно построить ядра конфликта, согласия и безразличия в системе по корреляционной матрице R = {rij}, (i, j = 1,2,…,n). Здесь rij – парный коэффициент корреляции между i - м и j – м параметрами. В основе взаимодействия параметров лежат некие факторы (их можно обозначить в виде латентных переменных fi (i = 1,2,…,k), где k существенно меньше n.
© Глущенко С.В., 2019
Следующий этап анализа системы - определение факторов функционирования системы и степень их воздействия на поведение системы. Существующий математический аппарат включает ряд методов факторного анализа, среди которых наиболее популярен метод главных компонент. Выделенные главные компоненты (направления главного изменения данных) и представляют собой факторы fi (i = 1,2,…,k). Они характеризуют основную дисперсию параметров системы. При этом оставшиеся n – k факторов принимаются несущественными. Суммарная дисперсия, определяемая этими факторами близка к нулю.
Модель факторного анализа представляется в виде системы уравнений:
|
k |
|
|
|
|
xi lij f j |
ei ; |
i 1,2,..., n; |
k n. |
(1) |
|
|
j 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Значения каждого параметра xi |
мо- |
|||
гут быть выражены взвешенной суммой латентных переменных (простых факторов) fi, количество которых меньше числа
исходных параметров, и остаточным
членом ei с дисперсией σ2(ei), действующей
13
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
только на xi, который называют специфиче- |
|
|
Аксиоматические методы построения |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ским фактором. Коэффициенты lij |
называ- |
|
функции полезности – это формальные ме- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
ются нагрузкой i-го параметра на j-й фак- |
|
тоды, основанные на том, что формулируют- |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
тор или нагрузкой j-го фактора на i-й пара- |
|
ся специальные предположения (аксиомы) о |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
метр. Систему уравнений (1) можно преоб- |
|
свойствах предпочтения, выполнение кото- |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
разовать в систему уравнений |
|
|
|
|
|
рых |
гарантирует |
существование |
функции |
|||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
полезности конкретного вида. Обычно, при |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
fi aij x j ; i 1,2,..., k. |
|
(2) |
|
использовании таких методов функцию по- |
||||||||||||
|
|
лезности строят в аддитивном виде [2]: |
|
|||||||||||||
j 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
f 1x1 2 x2 ... n xn |
|
|
||||||||||
Здесь a |
ij – преобразованная нагрузка j- |
|
|
|
|
(4) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
го параметра на i-й фактор. |
|
|
|
|
|
с некоторыми весовыми коэффициентами αi |
||||||||||
Векторы главных компонент - это ор- |
||||||||||||||||
(i = 1,2,…,n), определяющими степень влия- |
||||||||||||||||
тонормированный набор собственных |
век- |
|||||||||||||||
ния xi на f в целом. |
|
|
|
|
||||||||||||
торов Vi корреляционной матрицы R, распо- |
|
|
|
|
||||||||||||
|
Можно предложить |
следующий |
этап |
|||||||||||||
ложенных в порядке убывания собственных |
|
|||||||||||||||
оптимизации системы, основанный на значи- |
||||||||||||||||
значений λ1 ≥ λ2 ≥…≥ λn> 0. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
тельном снижении количества критериев оп- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
RVi iVi |
|
(3) |
|
тимизации. Применение факторного анализа |
|||||||||||
В силу симметричности матрицы R, в |
позволяет решить эту задачу, получив груп- |
|||||||||||||||
пу факторов fi (i = 1,2,…,k), количество кото- |
||||||||||||||||
которой rij (i, j |
= 1,2,…,n) – вещественные |
|||||||||||||||
рых значительно меньше исходного количе- |
||||||||||||||||
числа, собственные значения λi (i = 1,2,…,n) |
||||||||||||||||
ства критериев. Функция полезности примет |
||||||||||||||||
– также вещественные числа. Собственные |
||||||||||||||||
вид: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
векторы Vi корреляционной матрицы R, со- |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
f 1 f1 2 |
f2 ... k fk . |
|
|
|||||||||||
ответствующие первым k собственным зна- |
|
|
|
(5) |
||||||||||||
чениям λ1, λ2,…,λk, соответствуют факторам |
|
В |
качестве |
весовых |
коэффициентов |
|||||||||||
fi (i = 1,2,…,k), определяемым методом глав- |
|
|||||||||||||||
предлагается взять собственные значения λ1, |
||||||||||||||||
ных компонент, определяющих |
основную |
|||||||||||||||
λ2,…,λk, |
характеризующие |
степень |
влияния |
|||||||||||||
дисперсию параметров системы, а, значит, и |
||||||||||||||||
каждого фактора. Для увеличения полезно- |
||||||||||||||||
несущих основную информацию о системе. |
|
|
||||||||||||||
|
|
сти системы возможно потребуется усиление |
||||||||||||||
Если функционирование системы свя- |
||||||||||||||||
одних и ослабление других факторов. |
Это |
|||||||||||||||
зано с достижением некоторых целей, или в |
||||||||||||||||
возможно (если технология позволяет), по- |
||||||||||||||||
общем некоей интегральной целью, то пред- |
||||||||||||||||
скольку факторы взаимно независимы. |
Од- |
|||||||||||||||
полагается формирование критериев |
опти- |
|||||||||||||||
нако при этом необходимы анализ и интер- |
||||||||||||||||
мальности (не ограничивая общности, на до- |
||||||||||||||||
претация факторов. Для увеличения полез- |
||||||||||||||||
стижение максимума каждого критерия). |
В |
|||||||||||||||
ности системы усиление (ослабление) |
фак- |
|||||||||||||||
этом смысле для рассмотренной системы |
X |
|||||||||||||||
торов, связанных с ядрами согласия, теоре- |
||||||||||||||||
= (x1,x2,…,xn) в |
качестве критериев можно |
|||||||||||||||
тически не вызывает трудности и основыва- |
||||||||||||||||
рассмотреть xi |
– параметры системы |
(i |
= |
|
||||||||||||
|
ется |
на |
скалярной оптимизации. |
Гораздо |
||||||||||||
1,2,…,n). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сложнее с точки зрения оптимизации систе- |
|||||||||
На первом этапе оптимизации системы |
||||||||||||||||
мы воздействовать на факторы, формирую- |
||||||||||||||||
необходимо построить целевую функцию по |
||||||||||||||||
щие ядра конфликта. Оптимизация соответ- |
||||||||||||||||
достижению оптимума (максимума), |
зави- |
|||||||||||||||
ствующих факторов основывается на реше- |
||||||||||||||||
сящую от критериев, или другими словами |
||||||||||||||||
нии задач векторной оптимизации по всем |
||||||||||||||||
функцию полезности. |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
Wk. |
На основании описанных процедур и |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
14