АНАЛІЗ ЯКОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ СИСТЕМИ НЕЧІТКОГО УПРАВЛІННЯ ЗАСПОКОЮВАЧЕМ ХИТАВИЦІ РЕАКТИВНОЇ ДІЇ
DOI:
https://doi.org/10.17721/2519-481X/2024/83-03Ключові слова:
заспокоювач хитавиці, водоструминний заспокоювач, fuzzy logic, система, моделювання, ефективністьАнотація
Судно, під час його експлуатації в умовах морського хвилювання, потребує використання додаткових пристроїв та систем для стабілізації свого просторового положення та зменшення негативного впливу різних видів хитавиці на екіпаж та обладнання. Заспокоювачі хитавиці мають чимало варіантів конструкцій, основаних на використанні різних фізичних принципів. Для суден різного цільового призначення використають як пасивного типу заспокоювачі, які не потребують підведення енергії для свого функціонування, так і активного типу, які, використовують частину потужності суднових джерел енергії. Показано, що активні заспокоювачі складають значну частку від всіх їх видів і значно ефективніше зменшують хитавицю, хоча й спричинюють суттєві енергетичні затрати. Відповідно, активні заспокоювачі потребують ефективного управління їх роботою, що має забезпечувати гарні значення параметрів стабілізації просторового положення корпусу судна при допустимих енергетичних затратах.
У даній роботі розглядається система управління різновидом водоструминного заспокоювача хитавиці, який стабілізує корпус судна за рахунок створення механічних моментів від реактивної дії струменів водно-повітряної суміші, що викидаються із заспокоювача у потрібному напрямку.
Доведено, що процес управління роботою заспокоювача комплексної конструкції (яким, зокрема, є водоструминний заспокоювач реактивної дії) є достатньо складним: включає чимало різних за своєю природою вхідних та вихідних змінних, а також зв'язки і залежності між ними, які важко підлягають формалізації та складно ідентифікуються при побудові детермінованої системи управління стабілізації, яка також не може враховувати невизначеності вказаних величин. Показано, що доцільно реалізувати систему управління заспокоювачем хитавиці реактивної дії на базі принципів штучного інтелекту, одним з різновидів якого є використання теорія нечітких множин. У даній роботі проведена реалізація нечіткого контролеру для управління заспокоювачем хитавиці водоструминного типу, а також проведено дослідження ефективності його функціонування за допомогою системи Matlab/Simulink. Отримані результати показали, що запропонована нечітка система управління має задовільні показники роботи і може бути рекомендована до реалізації в рамках розробки заспокоювача хитавиці відповідної конструкції.
Посилання
1. Kula, K.S. (2015) "An overview of roll stabilizers and systems for their control", TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, Vol. 9, No. 3, pp. 405-414. Available at: https://doi.org/10.12716/1001.09.03.14 (Accessed: 6 August 2024).
2. Haisha, O.O. (2013) “Matematychne modeliuvannia efektyvnosti upravlinnia reaktyvnym zaspokoiuvachem khytavytsi sudna”, Zbirnyk naukovykh prats VI KNU, № 44, S. 27-33.
3. Sinha, T. (2019) "Different types of roll stabilization systems used for ships", Marine Insight. Available at: https://www.marineinsight.com/naval-architecture/roll-stabilization-systems/ (Accessed: 6 August 2024).
4. Perez, T. and Blanke, M. (2021) "Control of ship roll motion", in Baillieul, J. and Samad, T. (eds.) Encyclopedia of Systems and Control. Cham: Springer. Available at: https://doi.org/10.1007/978-3-030-44184-5_123 (Accessed: 6 August 2024).
5. Li, R., Li, T., Bai, W. and Du, X. (2016) "An adaptive neural network approach for ship roll stabilization via fin control", Neurocomputing, Vol. 173, pp. 953-957. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.neucom.2015.08.050 (Accessed: 6 August 2024).
6. Liang, L., Zhao, P., Zhang, S., Yuan, J. and Wen, Y. (2018) "Simulation and analysis of fin stabilizer on ship rolls".
7. Aboemiera, H., Shehata, A.S., Elsherbiny, K. and Mehanna, A. (2023) "Performance enhancement of the roll stabilization systems used for ships", AIP Conference Proceedings, Vol. 3018, No. 1, p. 020034. Available at: https://doi.org/10.1063/5.0172425 (Accessed: 6 August 2024).
8. Sathit, P., Chatchapol, C. and Phansak, I. (2021) "Non-linearity analysis of ship roll gyro-stabilizer control system", Sustainable Marine Structures, Vol. 3, No. 1, pp. 8-21. Available at: https://doi.org/10.36956/sms.v3i1.316 (Accessed: 6 August 2024).
9. Andrikov, D. and Dereviankina, A. (2016) "Control design of ship robust active rolling stabilizer", Procedia Computer Science. Available at: https://doi.org/10.1016/j.procs.2017.01.027 (Accessed: 6 August 2024).
10. Liang, L., Zhao, P. and Zhang, S. (2018) "Research and simulation of ship roll control in turning motion", in Proceedings of the 37th Chinese Control Conference, CCC 2018, pp. 3841-3846. Available at: http://dx.doi.org/10.23919/ChiCC.2018.8483223 (Accessed: 6 August 2024).
11. Sun, Z., Chen, C. and Zhu, G. (2022) "Adaptive neural network control of zero-speed vessel fin stabilizer based on command filter", Applied Sciences, Vol. 12, p. 754. Available at: https://doi.org/10.3390/app12020754 (Accessed: 6 August 2024).
12. Cao, Y. and Lee, T. (2003) "Maneuvering of surface vessels using a fuzzy logic controller", Journal of Ship Research, Vol. 47, pp. 101-130. Available at: http://dx.doi.org/10.5957/jsr.2003.47.2.101 (Accessed: 6 August 2024).
13. Haisha, O.O. and Haisha, O.O. (2017) “Stvorennia bazy pravyl nechitkykh produktsii dlia systemy upravlinnia reaktyvnoho zaspokoiuvacha khytavytsi”, Zbirnyk naukovykh prats «Aktualni naukovi doslidzhennia v suchasnomu sviti», № 9(29), Ch.1, S. 19-23.
14. Melnyk O., Onishchenko O., Onyshchenko S., Shumylo O., Volyanskyy S., Bondar A., Cheredarchuk N. (2023) "Application of fuzzy controllers in automatic ship motion control systems", International Journal of Electrical and Computer Engineering, № 13(4), pp. 3948 - 3957. Available at: http://dx.doi.org/10.11591/ijece.v13i4.pp3948-3957 (Accessed: 6 August 2024).
