МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СУДНА НА ОСНОВЕ УПРОЩЕННОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Аннотация

В статье рассматривается задача синтеза траектории движения судна. Решение этой задачи является актуальным для построения систем автоматического управления судном. В частности, она решается в системе автоматического расхождения судов. Одним из компонентов этой системы является подсистема моделирования движения судов, с помощью которой строят прогноз траектории движения как собственного судна, так и судов-целей в акватории. В статье предложена простая кинематическая модель динамики судна. Количество параметров данной модели минимально. С использованием этой модели и данных о маршруте судна (Voyage plan) может быть синтезирована траектория его движения. Представлен алгоритм моделирования движения судна. Траекторию движения судна получают путем интегрирования предложенных уравнений. Для использования предложенных моделей динамики необходимо задать их параметры. Параметры моделей динамики зависят от типа судна, его тоннажа и размерений. Кроме того, они различны для судна в балласте и грузу.В статье рассмотрены вопросы идентификации параметров модели. Предложена методика идентификации параметров модели динамики судна по данным из маневренного буклета. Маневренный буклет содержит информацию о поведении судна при выполнении стандартных маневров курсом и скоростью. Его наличие на судне обязательно в соответствии с Резолюцией ИМО А.601(15). Предложенная методика позволяет находить параметры модели динамики судна на циркуляции при повороте и параметры модели динамики судна при торможении и разгоне. В статье приведен пример идентификации параметров модели судна для танкера водоизмещением 69 тыс. тонн и длиной 230 м. Рассмотрены преимущества и недостатки предложенной модели динамики судна.

Ключевые слова

моделирование, траектория движения судна, кинематическая модель, маневренный буклет

Читать полный текст статьи:  PDF

Список литературы

Смоленцев С. В. Система автоматического расхождения как элемент системы управления безэкипажным судном / С. В Смоленцев // Сборник тезисов докладов национальной научно-практической конференции «Перспективы беспилотных технологий на водном транспорте». - СПб: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2018. - С. 22.
Вагущенко Л. Л. Поддержка решений по расхождению с судами / Л. Л. Вагущенко, А. Л. Вагущенко. - Одесса: Феникс, 2010. - 229 с.
Вагущенко Л. Л. Системы автоматического управления движением судна / Л. Л. Вагущенко, Н. Н. Цымбал. - 3-е изд., перераб. и доп. - Одесса: Феникс, 2007. - 328 с.
Международные правила предупреждения столкновений судов в море 1972 г. (МППСС-72). - 5-е изд. - М.: Моркнига, 2011. - 142 с.
Смоленцев С. В. Концепция автоматизированной интеллектуальной системы расхождения судов / С. В. Смоленцев, Б. В. Афанасьев, А. Е. Филяков, Д. В. Куниц // Эксплуатация морского транспорта. - 2012. - № 4 (70). - C. 11-14.
Смоленцев С. В. Автоматический синтез решений по расхождению судов в море / С. В. Смоленцев // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 2 (36). - С. 7-16. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-2-7-16.
Позняков С. И. Сравнение математических моделей с точки зрения коэффициентов влияния / С. И. Позняков, Ю. И. Юдин // Вестник Мурманского государственного технического университета. - 2006. - Т. 9. - № 2. - С. 241-245.
Юдин Ю. И. Маневренные характеристики судна как функции параметров его математической модели / Ю. И. Юдин, С. И. Позняков // Вестник Мурманского государственного технического университета. - 2006. - Т. 9. - № 2. - С. 234-239.
Дегтярев А. Б. Информационная поддержка моделирования динамики судна в бортовой интеллектуальной системе / А. Б. Дегтярев, М. С. Мьо // Морские интеллектуальные технологии. - 2012. - № 4 (18). - С. 34-38.
Цветов М. А. Анализ моделей движения и методов определения координат корабля / М. А. Цветов, А. Н. Васильев // Вестник Ульяновского государственного технического университета. - 2003. - № 1-2 (21-22). - С. 59-63.
Sutulo S. Mathematical models for simulation of manoeuvring performance of ships / S. Sutulo, C. Guedes Soares // Marine Technology and Engineering. - London: Taylor & Francis Group, 2011. - Pp. 661-698.
Abdel-latif S. Simulation of ship maneuvering behavior based on the modular mathematical model / S. Abdel-latif, M. Abdel-Geliel, E. E. Zakzouk // Control & Automation (MED), 2013 21st Mediterranean Conference on. - IEEE, 2013. - Pp. 94-99. DOI: 10.1109/MED.2013.6608704.
Wang X. G. System identification modelling of ship manoeuvring motion based on support vector regression / X. G. Wang, Z. J. Zou, X. R. Hou, F. Xu // Journal of Hydrodynamics. - 2015. - Vol. 27. - Is. 4. - Pp. 502-512. DOI: 10.1016/S1001-6058(15)60510-8.
Смоленцев С. В. Принципы создания упрощенной модели динамики судна по данным маневренного буклета / С.В. Смоленцев, Д.В. Исаков // Сборник тезисов докладов национальной ежегодной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова. - СПб: Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2017. - С. 67-70.
Представление на судах информации об их маневренных характеристиках. Резолюция ИМО A.601(15). - СПб: ЦНИИМФ, 2001.
Annex 6. Resolution MSC.137(76). Standards for ship manoeuvrability. The Maritime Safety Committee, 2002. - 6 p.
MSC/Circ.1053. Explanatory notes to the standards for ship manoeuvrability. - London: International Maritime Organization, 2002. - 41 p.

Об авторах

Смоленцев Сергей Викторович - доктор технических наук, профессор

sswasily@mail.ru. SmolencevSV@gumrf.ru

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»

Исаков Дмитрий Владимирович - доцент

kaf_avt@gumrf.ru

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»