Анотація до роботи:

Подпорін С.А. Розвиток методів інтелектуального управління рухом судна на курсі. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. Спеціальність 05.22.13 – Навігація та управління рухом. Одеська національна морська академія, Одеса, 2009 р.

Дисертаційна робота присвячена актуальній проблемі підвищення ефективності управління рухом судна на курсі. Розв’язання поставленої проблеми здійснюється методами інтелектуального управління, заснованими на застосуванні апарату нечіткої логіки, штучних нейронних мереж і генетичного алгоритму. У роботі розроблено метод пошуку близьких до оптимальних параметрів закону управління курсом шляхом використання еволюційного алгоритму; запропонований і досліджений перспективний спосіб управління курсом, заснований на апараті нечіткої логіки; встановлено можливість та розроблено метод визначення близьких до оптимальних параметрів управління шляхом застосування штучної нейронної мережі; вдосконалено метод адаптивного управління курсом судна за рахунок використання в контурі управління більш точних моделей судна та керуючого регулятора, отриманих методами нейронної ідентифікації. Для оцінки і порівняльного аналізу досліджених методів управління проведене імітаційне моделювання поведінки судна типу транспортний рефрижератор. У результаті зроблено висновок про їхню ефективність під час розв’язання завдань управління курсом судна.

У дисертації отримане теоретичне узагальнення і нове рішення науково-практичного завдання підвищення ефективності управління рухом судна на курсі, яке полягає у розвитку методів, особливістю яких є застосування в законі управління апарату нечіткої логіки та штучних нейронних мереж для оперативної ідентифікації нелінійної динаміки судна та її змін і знаходження на цій основі найбільш ефективного режиму управління курсом, використовуючи дані про стан судна та умови плавання.

Внаслідок проведеного дисертаційного дослідження:

здійснено огляд існуючих підходів до управління курсом судна, обґрунтовано вибір теми дисертаційної роботи та методологічного забезпечення дисертаційного дослідження;

отримано математичні моделі системи управління рухом судна на курсі, на базі яких проведено імітаційне моделювання поведінки реального судна та здійснено порівняльний аналіз досліджених методів управління курсом, що дозволило сформулювати основні наукові результати роботи;

вперше встановлено, що близькі до оптимальних значення параметрів управління рухом судна на курсі забезпечуються під час багатомірної нелінійної ідентифікації, яка здійснюється штучною нейронною мережею, вхідним вектором для якої є набір даних про стан судна та умови плавання;

вперше в закон управління курсом судна введено механізм нечіткого логічного висновку на базі нелінійних функцій приналежності, що дозволило більш повно враховувати нелінійну динаміку судна під час здійснення маневру та забезпечити фільтрацію високочастотних зовнішніх збурювань;

вперше розроблено метод оперативного пошуку оптимальних значень параметрів управління курсом згідно критерію, який забезпечує бажану точність утримання на курсі за мінімуму перекладань руля. Основою методу став еволюційний алгоритм;

вдосконалено метод адаптивного управління курсом судна за рахунок використання в контурі управління більш точних моделей судна та керуючого регулятора, отриманих методами нейронної ідентифікації.

Наукова значущість дисертаційного дослідження полягає у тому, що досліджені методи можуть бути використані для розв’язання завдань управління рухом інших рухомих об’єктів схожої складності, у т.ч. підводних апаратів та надводних суден з динамічним принципом підтримки.

Практична цінність роботи полягає у тому, що методи автоматичного управління рухом судна на курсі, засновані на використанні апарату нечіткої логіки та штучних нейронних мереж, можуть бути використані під час проектування та розробки сучасних зразків керуючих рухом систем. Також результати дисертаційної роботи можуть бути використані у навчальному процесі та науково-дослідній роботі профільних вищих навчальних закладів.

Публікації автора:

1. Коновалов В.П. Повышение эффективности управления курсом судна/ В.П. Коновалов, С.А. Подпорин// Сб. научн. трудов/ СВМИ им. П.С.Нахимова. – Вып. 2(7). – Севастополь, 2004. – С. 101 – 105. (особисто автором проведений аналіз недоліків і обмежень існуючого підходу до управління курсом судна).

2. Богданов В.И. Оптимизация параметров судового ПИД-регулятора с помощью генетического алгоритма/ В.И. Богданов, С.А. Подпорин// Оптимизация производственных процессов: Сб. научн. трудов/ Севастопольский национальный технический университет. – Вып. 7. – Севастополь, 2004. – С.184 – 189. (особисто автору належить ідея і програмна реалізація генетичного алгоритму настроювання параметрів авторульового).

3. Богданов В.И. Нечеткий регулятор в задаче управления курсом судна /В.И. Богданов, С.А. Подпорин// Судовождение: Сб. научн. трудов/ ОНМА. – Вып. 10. – Одесса, 2005. – С. 15 – 20. (особисто автору належить ідея і програмна реалізація нечіткого регулятора в системі управління курсом судна).

4. Богданов В.И. Использование нечеткой логики для повышения качества управления судном на курсе/ В.И. Богданов, С.А. Подпорин// Сб. научн. трудов/ СВМИ им. П.С. Нахимова. – Вып. 2(8). – Севастополь, 2005. – С. 89 – 97. (особисто автору належить запропонований механізм нечіткого логічного висновку і програмна реалізація нечіткої системи управління курсом судна).

5. Подпорин С.А. Адаптивный авторулевой с подстройкой параметров от нейронной сети/ С.А. Подпорин, В.И. Богданов// Судовождение: Сб. научн трудов/ ОНМА. – Вып. 13. – Одесса, 2007. – С.13 – 21. (особисто автору належить ідея і програмна реалізація системи управління курсом судна з підстроюванням параметрів від нейронної мережі).

6. Подпорин С.А. Методы интеллектуального управления в задаче автоматического управления движением судна/ С.А. Подпорин// Сб. научн. трудов/ СВМИ им. П.С. Нахимова.–Вып. 2(12).–Севастополь: СВМИ, 2007.–С.191–196.

7. Подпорин С.А. Перспективы использования нейро-нечетких и гибридных технологий в системах управления движением морских судов/ С.А. Подпорин, А.М. Олейников// Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: Сб. научн. трудов/ Днепродзержинский гос. тех. ун-т. – Тематический выпуск. – Днепродзержинск, 2007. – С. 305–307. (особисто автором проведене аналітичне узагальнення можливостей інтелектуальних гібридних систем управління рухом суден).

8. Подпорин С.А. Повышение эффективности автоматического управления движением судна на курсе в условиях волнения/ С.А. Подпорин// Сб. научн. трудов/ СВМИ им. П.С. Нахимова. – Вып. 1(14). – Севастополь: СВМИ, 2008.– С. 192-198.

9. Подпорін С.А. Моделирование системы автоматического управления курсом судна с нейроконтроллером/ С.А. Подпорін// Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Проблеми економіко-математичного моделювання морських транспортних технологій».–Маріуполь: АМІ ОНМА, 2007.–С.195–207.

10. Подпорін С.А. Нечеткий регулятор в задаче управления курсом судна/ С.А. Подпорін// Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених з міжнародною участю «Інформаційно-керуючи системи та комплекси» 2007. – Миколаїв: ІАЕ НУК, 2007. – С. 16-20.

11. Подпорін С.А. Анализ методов интеллектуального управления курсом судна/ С.А. Подпорін, О.М. Олейніков// Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції з міжнародною участю «Проблеми автоматики та електрообладнання транспортних засобів» ПАЕТЗ-2007. – Миколаїв: ІАЕ НУК, 2007. – с. 80–92. (особисто автором проведене аналітичне узагальнення можливостей інтелектуальних систем управління рухом судна на курсі).

12. Подпорін С.А. Intelligent control techniques applied to ship steering/ С.А. Подпорін// Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Безпека мореплавання та її забезпечення при проектуванні та будуванні суден» (БМС-2007) 25-26 жовтня 2007. – Миколаїв: НУК, 2007. – С. 21–23.