КУРСОВАЯ РАБОТА

«Нейронечеткий контроль

динамики судна активного

ледового плавания»

Содержание

Введение……………………………………………………

1. Архитектура системы………………………………...

2. Нечеткий логический базис…………………………

3. Нейросетевая модель………………………………..

4. Формальная система нейронечеткого

управления………………………………………………...

5. Результаты нейронечеткого

моделирования…………………………………………...

Заключение…………………………………………………

Приложение: Программное средство

нейронечеткого моделирования………………………

Использованная литература……………………………

Исходные данные:

Варианты: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Толщина льда 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

Сплоченность 1-3 4-6 5-7 6-8 7-9 5-7 4-6 3-5 5-7 6-8 5-7 4-6

Движение судна в битом льду

Сплоченность льда: отношение площади льдин к некоторой зоне, где они распределены. Шкала сплоченности:

Сплочен-ность льда	Менее 1/10	1/10	2/10	3/10	4/10	5/10	6/10	7/10	8/10	9/10	10/10	Более 9/10, но менее 10/10
Символ, балл	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	9+

Вероятность встречи сплоченности льда 9-10 баллов в весенне-летний период в Центральном Арктическом бассейне составляет 90-100%.

Вероятность встречи льда сплоченностью 7-8 баллов в северных частях морей Баренцева, Карского, Лаптевых, Чукотского 10-20%.

Судна ледового плавания значительную часть времени эксплуатируются в битых льдах. Битый лед представляет серьезное препятствие на пути судоходства, а в ряде случаев предъявляет к прочности корпуса более высокие требования, чем при эксплуатации в сплошных льдах.

Введение

В основу построения нечетких и нейросетевых моделей динамики судна при движении во льдах положено математическое описание определения необходимой скорости судна исходя из обеспечения прочности на основе рекомендаций работы [ ].

С учетом нелинейной функции сопротивления воды в ледовых условиях будем использовать дифференциальное уравнение:

, (1)

где (m + l₁₁) – масса судна вместе с присоединенной массой воды l₁₁m; v – скорость судна; – тяга гребных винтов, Х=(/2)v²S– сопротивление воды движению на прямом курсе, – сопротивление движению со стороны ледового поля (считаем стационарным случайным процессом с экспоненциально-косинусной корреляционной функцией). =0.455/(lgRe)^2.58 – коэффициент сопротивления; Re-VL/,  – кинематический коэффициент вязкости;  =102 – плотность жидкости; S = LT(1.36+1.13(B/T)) – смоченная поверхность S=1,91V^1/3(V^1/3+0,4L)– другая формула.

Возмущение формируется из «белого шума» (рис.1а) с помощью фильтра с заданной передаточной функцией. Реализация процесса со средним 1 м приведена на рис. 1б). Флуктуации строятся около среднего значения заданной толщины льда.

а)

б)

Рис. 1. Реализации случайных процессов:

а) - «белый шум»; б) - толщина льда, м

Модель движения судна. На основании данных предварительных расчетов по математической модели было установлено выражение для безопасной скорости судна в зависимости от толщины ледового поля [ ]:

, (2)

где v₀=5м/с – скорость судна в свободной воде; h*=1.5 – предельное (стандартное) значение толщины льда, м; h_C – толщина снежного покрова, м; h**=1.0 – предельное (стандартное) значение толщины снежного покрова. Для упрощения будем принимать толщину снежного покрова равной трети , т.е.

. (3)

Другой вариант оценки безопасной скорости имеет вид:

; (4)

. (5)

Оба способа (3) и (5) используются в программе моделирования движения судна в ледовом поле, построенной на основе разработанного подхода.