ПРОСТАЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
Аннотация
В статье рассматривается задача синтеза траектории движения судна, решение которой 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 строится прогноз траектории движения как собственного судна, так и судов-целей в акватории. Предложена аналитическая модель движения судна при маневрировании курсом и скоростью. Траектория движения судна при маневре курсом разбивается на четыре сегмента, каждый из которых характеризуется набором параметров. Значения этих параметров для каждого конкретного судна должны быть определены заранее. Для этого необходима идентификация параметров модели. Предложенная модель динамики судна при маневре скоростью является результатом аналитического решения дифференциальных уравнений движения судна при торможении или разгоне. При помощи этой модели можно получить параметры движения судна на любой момент времени после начала маневра скоростью. Ранее авторами была предложена кинематическая модель движения судна при маневрировании. Однако эта модель была интегрирующей (для получения параметров движения судна в заданный момент времени необходимо было рассчитывать параметры для промежуточных положений судна с заданным шагом). Преимущество предложенной модели состоит в том, что она позволяет аналитически рассчитать параметры движения судна для любого заданного момента времени, что позволяет быстрее находить решения, особенно в случае обработки большого количества траекторий. Рассмотрены вопросы идентификации параметров модели динамики судна. Использована методика идентификации параметров модели 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 модель динамики судна позволяет получать параметры движения судна в любой заданный момент времени после начала маневра или рассчитать время прихода в заданную точку траектории маневра. Она может быть использована в системах предупреждения столкновений судов и любых других системах управления, в которых необходимо прогнозировать движение судна при маневрировании.
Ключевые слова
моделирование, траектория движения судна, аналитическая модель, маневренный буклет
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
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.
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.
Дегтярёв А. Б. Информационная поддержка моделирования динамики судна в бортовой интеллектуальной системе / А.Б. Дегтярёв, 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. Моделирование движения судна на основе упрощенной кинематической модели / С. В. Смоленцев, Д. В. Исаков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 6. - С. 1111-1121. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-6-1111-1121.
Представление на судах информации об их маневренных характеристиках. Резолюция ИМО A.601(15). - СПб: ЦНИИМФ, 2001.
RESOLUTION MSC.137(76). Standards for ship manoeuvrability [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.imo.org/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/Maritime-Safety-Committee-(MSC)/Documents/MSC.137(76).pdf (дата обращения: 25.11.2018).
MSC/Circ.1053. Explanatory notes to the standards for ship manoeuvrability. - London: International Maritime Organization, 2002. - 41 p.
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.
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
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
