पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली

एक पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली (HCS) नियंत्रण प्रणाली का एक रूप है जिसमें उपकरणों और गवर्निंग सॉफ़्टवेयर का एक सेट एक पदानुक्रमित वृक्ष (डेटा संरचना) में व्यवस्थित होता है। जब ट्री में लिंक संगणक संजाल  द्वारा कार्यान्वित किए जाते हैं, तो वह पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली भी नेटवर्क नियंत्रण प्रणाली का एक रूप है।

सिंहावलोकन
जटिल व्यवहार वाली मानव-निर्मित प्रणाली को अक्सर एक पदानुक्रम के रूप में व्यवस्थित किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक कमांड पदानुक्रम की उल्लेखनीय विशेषताओं में वरिष्ठों, अधीनस्थों का संगठनात्मक चार्ट और संगठनात्मक संचार की लाइनें शामिल हैं। निर्णय लेने की जिम्मेदारी को विभाजित करने के लिए पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणालियाँ समान रूप से व्यवस्थित की जाती हैं।

पदानुक्रम का प्रत्येक तत्व पेड़ में एक जुड़ा हुआ नोड (नेटवर्किंग) है। प्राप्त किए जाने वाले आदेश, कार्य और लक्ष्य वृक्ष के नीचे बेहतर नोड्स से अधीनस्थ नोड्स की ओर प्रवाहित होते हैं, जबकि संवेदनाएं और आदेश परिणाम पेड़ के ऊपर अधीनस्थ से श्रेष्ठ नोड्स की ओर प्रवाहित होते हैं। नोड्स अपने भाई-बहनों के साथ संदेशों का आदान-प्रदान भी कर सकते हैं। एक पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली की दो विशिष्ट विशेषताएं इसकी परतों से संबंधित हैं।
 * पेड़ की प्रत्येक ऊंची परत अपनी निकटतम निचली परत की तुलना में योजना और निष्पादन समय के लंबे अंतराल के साथ संचालित होती है।
 * निचली परतों में स्थानीय कार्य, लक्ष्य और संवेदनाएँ होती हैं, और उनकी गतिविधियों की योजना और समन्वय उच्च परतों द्वारा किया जाता है जो आम तौर पर उनके निर्णयों को ओवरराइड नहीं करते हैं। परतें एक संकर बुद्धिमान प्रणाली बनाती हैं जिसमें सबसे निचली, प्रतिक्रियाशील परतें उप-प्रतीकात्मक होती हैं। उच्च परतें, समय की बाधाओं में ढील देते हुए, एक अमूर्त विश्व मॉडल से तर्क करने और योजना बनाने में सक्षम हैं। एक पदानुक्रमित कार्य नेटवर्क एक पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली में योजना बनाने के लिए उपयुक्त है।

कृत्रिम प्रणालियों के अलावा, एक जानवर की नियंत्रण प्रणालियों को एक पदानुक्रम के रूप में व्यवस्थित करने का प्रस्ताव है। अवधारणात्मक नियंत्रण सिद्धांत में, जो बताता है कि किसी जीव का व्यवहार उसकी धारणाओं को नियंत्रित करने का एक साधन है, जीव की नियंत्रण प्रणालियों को एक पदानुक्रमित पैटर्न में व्यवस्थित करने का सुझाव दिया जाता है क्योंकि उनकी धारणाएं इसी प्रकार निर्मित होती हैं।

नियंत्रण प्रणाली संरचना
संलग्न आरेख एक सामान्य पदानुक्रमित मॉडल है जो औद्योगिक नियंत्रण प्रणाली के कम्प्यूटरीकृत नियंत्रण का उपयोग करके कार्यात्मक विनिर्माण स्तर दिखाता है।

आरेख का जिक्र करते हुए;


 * लेवल 0 में प्रवाह और तापमान सेंसर जैसे फ़ील्ड डिवाइस और नियंत्रण वाल्व जैसे अंतिम नियंत्रण तत्व शामिल हैं
 * लेवल 1 में औद्योगिकीकृत इनपुट/आउटपुट (I/O) मॉड्यूल और उनके संबंधित वितरित इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर शामिल हैं।
 * लेवल 2 में पर्यवेक्षी कंप्यूटर शामिल हैं, जो सिस्टम पर प्रोसेसर नोड्स से जानकारी एकत्र करते हैं, और ऑपरेटर को नियंत्रण स्क्रीन प्रदान करते हैं।
 * स्तर 3 उत्पादन नियंत्रण स्तर है, जो सीधे प्रक्रिया को नियंत्रित नहीं करता है, लेकिन उत्पादन की निगरानी और लक्ष्यों की निगरानी से संबंधित है
 * स्तर 4 उत्पादन शेड्यूलिंग स्तर है।

विनिर्माण, रोबोटिक्स और वाहन
रोबोटिक प्रतिमानों में एक पदानुक्रमित प्रतिमान है जिसमें एक रोबोट योजना, विशेष रूप से गति योजना पर भारी, ऊपर से नीचे की शैली में काम करता है। 1980 के दशक से कंप्यूटर-सहायता प्राप्त उत्पादन इंजीनियरिंग एनआईएसटी में एक अनुसंधान फोकस रहा है। इसकी स्वचालित विनिर्माण अनुसंधान सुविधा का उपयोग पांच परत उत्पादन नियंत्रण मॉडल विकसित करने के लिए किया गया था। 1990 के दशक की शुरुआत में DARPA ने सैन्य कमांड और नियंत्रण प्रणालियों जैसे अनुप्रयोगों के लिए नेटवर्क नियंत्रण प्रणाली | वितरित (यानी नेटवर्क) बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली विकसित करने के लिए अनुसंधान प्रायोजित किया। एनआईएसटी ने अपने वास्तविक समय नियंत्रण प्रणाली  (आरसीएस) और  वास्तविक समय नियंत्रण प्रणाली सॉफ्टवेयर  को विकसित करने के लिए पहले के शोध पर काम किया है, जो एक सामान्य श्रेणीबद्ध नियंत्रण प्रणाली है जिसका उपयोग सेलुलर विनिर्माण, एक रोबोट क्रेन (मशीन) और एक वाहन को संचालित करने के लिए किया गया है। स्वचालन.

नवंबर 2007 में, DARPA ने DARPA ग्रैंड चैलेंज आयोजित किया। विजेता प्रविष्टि, टार्टन रेसिंग स्तरित मिशन स्वचालित योजना और शेड्यूलिंग, गति योजना, व्यवहार निर्माण, धारणा, विश्व मॉडलिंग और मेकाट्रोनिक्स के साथ एक पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली को नियोजित किया गया।

कृत्रिम बुद्धि
उपसमुच्चय वास्तुकला कृत्रिम बुद्धिमत्ता विकसित करने की एक पद्धति है जो व्यवहार आधारित रोबोटिक्स से काफी हद तक जुड़ी हुई है। यह वास्तुकला जटिल बुद्धिमान व्यवहार को कई सरल व्यवहार मॉड्यूल में विघटित करने का एक तरीका है, जो बदले में परतों में व्यवस्थित होते हैं। प्रत्येक परत सॉफ्टवेयर एजेंट के एक विशेष लक्ष्य (अर्थात संपूर्ण सिस्टम) को लागू करती है, और उच्च परतें तेजी से अधिक अमूर्त होती जा रही हैं। प्रत्येक परत का लक्ष्य अंतर्निहित परतों को समाहित करता है, उदा. खाने-खाने की परत द्वारा आगे बढ़ने का निर्णय सबसे निचली बाधा-बचाव परत के निर्णय को ध्यान में रखता है। व्यवहार को किसी बेहतर स्तर द्वारा नियोजित करने की आवश्यकता नहीं है, बल्कि व्यवहार को संवेदी इनपुट द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है और इसलिए वे केवल उन परिस्थितियों में सक्रिय होते हैं जहां वे उपयुक्त हो सकते हैं। सुदृढीकरण सीखने का उपयोग एक पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली में व्यवहार प्राप्त करने के लिए किया गया है जिसमें प्रत्येक नोड अनुभव के साथ अपने व्यवहार में सुधार करना सीख सकता है।

एनआईएसटी में रहते हुए, जेम्स एल्बस ने रेफरेंस मॉडल आर्किटेक्चर (आरएमए) नामक बुद्धिमान सिस्टम डिजाइन के लिए एक सिद्धांत विकसित किया। जो आरसीएस से प्रेरित एक पदानुक्रमित नियंत्रण प्रणाली है। एल्बस इन घटकों को शामिल करने के लिए प्रत्येक नोड को परिभाषित करता है। अपने सबसे निचले स्तर पर, आरएमए को एक सब्समिशन आर्किटेक्चर के रूप में लागू किया जा सकता है, जिसमें गणितीय अमूर्तता की आवश्यकता से बचने के लिए विश्व मॉडल को सीधे नियंत्रित प्रक्रिया या वास्तविक दुनिया में मैप किया जाता है, और जिसमें समय-बाधित प्रतिक्रियाशील योजना को लागू किया जा सकता है एक परिमित राज्य मशीन के रूप में। हालाँकि, आरएमए के उच्च स्तर में स्वचालित योजना और शेड्यूलिंग द्वारा कार्यान्वित परिष्कृत गणितीय विश्व मॉडल और व्यवहार हो सकते हैं। योजना की आवश्यकता तब होती है जब कुछ व्यवहार वर्तमान संवेदनाओं द्वारा ट्रिगर नहीं किए जा सकते हैं, बल्कि पूर्वानुमानित या प्रत्याशित संवेदनाओं द्वारा ट्रिगर किए जाते हैं, विशेष रूप से वे जो नोड के कार्यों के परिणामस्वरूप आते हैं।
 * व्यवहार पीढ़ी श्रेष्ठ, मूल नोड से प्राप्त कार्यों को निष्पादित करने के लिए जिम्मेदार है। यह अधीनस्थ नोड्स की भी योजना बनाता है और उन्हें कार्य जारी करता है।
 * संवेदी धारणा अधीनस्थ नोड्स से संवेदनाएं प्राप्त करने, फिर उन्हें समूहीकृत करने, फ़िल्टर करने और अन्यथा उन्हें उच्च स्तरीय अमूर्त में संसाधित करने के लिए ज़िम्मेदार है जो स्थानीय स्थिति को अद्यतन करती है और जो संवेदनाएं बनाती हैं जो बेहतर नोड को भेजी जाती हैं।
 * मूल्य निर्णय अद्यतन स्थिति के मूल्यांकन और वैकल्पिक योजनाओं के मूल्यांकन के लिए जिम्मेदार है।
 * विश्व मॉडल स्थानीय राज्य है जो अधीनस्थ नोड्स के अमूर्त स्तर पर नियंत्रित प्रणाली, नियंत्रित प्रक्रिया या पर्यावरण के लिए एक मॉडल (सार) प्रदान करता है।

यह भी देखें

 * कमान पदानुक्रम, एक पदानुक्रमित शक्ति संरचना
 * पदानुक्रमित संगठन, एक श्रेणीबद्ध संगठनात्मक संरचना

अग्रिम पठन










बाहरी संबंध

 * The RCS (Realtime Control System) Library
 * Texai An open source project to create artificial intelligence using an Albus hierarchical control system