Моделювання руху судна в звичайних (безаварійних) умовах за допомогою еом.
Моделюємо рух судна в звичайних умовах у середовищі MATLAB.
clc;
close all;
clear all;
Прирощення часу
t=1;
Кількість проходів по циклу
n=10000;
Аеро- та гідродинамічні параметри судна
q11=-0.0341;
q21=0.000232;
r11=0.465;
r21=0.00109;
s11=0.00194;
s21=0.000189;
Швидкість судна
V=15;
Коефіцієнти підсилення регулятору
k1=0.0001;
k2=-100;
Початкові умови
w(1)=0.00001;
b(1)=0.00001;
Vx(1)=0;
Vy(1)=0;
phi(1)=0.00001;
x(1)=0;
y(1)=50;
psi(1)=0.001;
a(1)=0.00001;
Цикл розв’язку задачі
for i=1:n-1
Кут дрейфу
b(i+1)=(r11*w(i)+q11*b(i)+s11*Vx(i)*a(i))*t+b(i);
Кутова швидкість судна
w(i+1)=(r21*Vx(i)*w(i)+q21*Vx(i)*b(i)+s21*Vx(i)*Vx(i)*a(i))*t+w(i);
Курс
psi(i+1)=w(i)*t+psi(i);
Кут швидкості
phi(i+1)=((psi(i+1)-psi(i))-(b(i+1)-b(i)))+phi(i);
Продольна та поперечна швидкість
Vx(i+1)=V*sin( phi(i+1));
Vy(i+1)=V*cos( phi(i+1));
Продольний та поперечний зсув
x(i+1)=x(i)+Vx(i+1)*t;
y(i+1)=y(i)+Vy(i+1)*t;
Умови повороту судна
if (0<175.3)
psiz= 3.9095;
end;
if (175.3>291)
psiz=3.8921;
end;
if (291>370)
psiz=3.3336;
end;
Кут перекладки руля
a(i+1)=k1*(psi(i+1)-psiz)+k2*w(i);
end;
i=1:n;
Курс
subplot(2,2,1);
plot(i,psi);
Кут дрейфу
subplot(2,2,2);
plot(i,b);
Кут перекладки керма
subplot(2,2,3);
plot(i,a);
Кутова швидкість
subplot(2,2,4);
plot(i,w);
Траекторія руху
figure;
plot(x,y);
Для моделювання руху судна було створено умови руху, за якими судно у відповідний час змінювала курс, бо за проходженням по каналу біля міста Очаків нам потрібно зробити поворот. Щоб цей поворот відповідав дійсності нам потрібно хоч 2 разу змінити початковий курс. Так в програмі на відрізку часу від 0 до 175,3 був встановлений курс 3,9, на відрізку часу від 175,3 до 291 був встановлений курс 3,89, на відрізку від 291 до 370 -3,33, що і дозволило виконати плавний поворот.
Графіки зміни всіх параметрів руху судна з часом. Побудова траєкторії руху судна
Рис.1. Перехідні характеристики
Рис.2. Траєкторія руху
Експертна система оцінки безпеки руху судна
7.1. Сппр для управління гарантобезпечним рухом судна в протоці.
При проектуванні таких СППР з можливістю реалізації інтерактивних режимів взаємодії з людиною-оператором забезпечується можливість вирішувати такі основні завдання:
- Оцінку ступеня безпечного стану судна на основі поточного моніторингу, експертного оцінювання та використання апріорно сформованої бібліотеки можливих сценаріїв розвитку ситуації, контроль допустимих (критичних) значень параметрів судна і зовнішніх збурень, визначення ступеня складності процесу руху і прогнозованих варіантів розвитку ситуації;
- Розрахунок гарантобезпечних траєкторій (тобто траєкторій, на яких з високим ступенем ймовірності забезпечується відсутність аварійних ситуацій) руху з використанням імітаційних моделей, що враховують динаміку конкретного судна і прогнозовані параметри зовнішніх збурень;
- Розрахунок і оптимізація параметрів керуючого пристрою, що забезпечує максимальну швидкодію судна, як об'єкта управління, при здійсненні переходу з поточного стану в заданий безпечне положення;
- Управління рухом судна за заданою гарантобезпечної траєкторії з використанням інформації про поточні координати положення судна, одержуваних від супутникової системи навігації, і обмеженнях на параметри його руху, що залежать від навігаційних особливостей і конфігурації судноплавного каналу;
- Корекцію в режимі реального часу параметрів системи управління при зниженні ступеня безпечного стану судна.
Пропонований людино-машинний комплекс передбачає два рівні управління (рис.4.1):
-Рівень «OFF-LINE» до підходу судна в порт (зазвичай за 24 години);
-Рівень «ON-LINE» за безпосередньому русі в порту.
Функціонування дворівневого людино-машинного комплексу при управлінні рухом суден в інтерактивному режимі припускає наявність наступних основних етапів. До підходу судна до каналу (перший рівень управління) оператор отримує прогноз погодних умов (швидкість і напряму вітру, швидкість течії, висоту хвилі і т.п.), а також комплексну інформацію про судно, вантаж, екіпажі, яка включає наступні позиції:
- Тип, технічні характеристики, вік, технічний стан, льодовий клас судна;
- Характер вантажу, наявність баласту;
- Кваліфікація екіпажу і капітана, час безперервної роботи;
- Насиченість судів в каналі, час доби, наявність льоду;
Рис. 7.1. Людино-машинний інтелектуальний комплекс
Рис.7.2. Система підтримки прийняття рішень
Людина-оператор за допомогою інтерактивного інформаційного каналу взаємодіє з СППР (рис.7.2) і на виході блоку оцінки, оптимізації та прийняття рішень отримує інтегровану оціночну категорію безпеки руху та оптимізовані параметри системи управління рухом судна. На основі категорії безпеки визначається необхідний рівень кваліфікації лоцмана, який буде здійснювати проводку судна в каналі, а також задається інтегрований поправочний коефіцієнт для корекції допустимих, безпечних параметрів руху судна і кордонів каналу. При досить низькому рівні категорії безпеки оператор включає інтерактивний інформаційний канал зв'язку з блоком зовнішніх експертів і отримує додаткову оцінку ситуації, яку також вводить в СППР.
На другому рівні управління «ON-LINE» при входженні судна в порт інформація про оптимізовані параметри системи управління передається відповідному судновому оператору (електромеханіка), який здійснює безпосередню налаштування системи управління гвинто-рульового комплексу. У процесі руху судна судноплавним каналом людина-оператор при інтерактивному взаємодії з СППР здійснює корекцію керуючих алгоритмів залежно від значень контрольованих параметрів судна і поточних зовнішніх збурень і передає необхідну інформацію на судно для зміни відповідних налаштувань системи управління рухом судна.
В даній курсовій роботі було розроблено психологічний граф для прийняття рішень при виникненні пожежі на судні (Рис.7.3 ). Для його вирішення було встановлено такі умови: при зборі інформації: виявлення місця і вогнища пожежі і розмірів. При інформаційній підготовці: встановлення можливості евакуації персоналу з приміщень, встановлення можливості вибуху, перевірка наявної ситуації у базі даних та отримання оцінки експертів. При прийняти рішень було встановлена наступна послідовність дій: повідомлення екіпажу про пожежі та евакуації персоналу з небезпечних приміщень. Також прийняття рішення про ліквідацію пожежі та її гасіння.
Рис. 7.3 Граф прийняття рішень