close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Методология разработки единой системы автоматизированного управления объектами судовой энергетической установки и контроля их технического состояния

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Соловьёв Алексей Валерьевич
МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ЕДИНОЙ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ СУДОВОЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И КОНТРОЛЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ
Специальность: 05.08.05 – Судовые энергетические установки и их элементы
(главные и вспомогательные);
05.13.06 – Автоматизация
и
управление
технологическими
процессами и производствами (кораблестроение)
(технические науки)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Нижний Новгород
2018
2
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего образования «Волжский государственный университет водного
транспорта».
Научный консультант
Бажан Павел Иванович, доктор
технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Гоц Александр Николаевич, доктор
технических наук, профессор кафедры
«Тепловые двигатели и энергетические
установки»
ФГБОУ
ВПО
«Владимирский
государственный
университет
имени
Александра
Григорьевича и Николая Григорьевича
Столетовых»
Захаров Лев Анатольевич, доктор
технических наук, профессор кафедры
«Энергетические
установки
и
тепловые двигатели» ФГБОУ ВО
«Нижегородский
государственный
технический
университет
им. Р. Е. Алексеева»
Сахаров Владимир Васильевич,
доктор технических наук, профессор,
заведующий
кафедрой
«Электротехники
и
автоматики»
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала
С. О. Макарова» (г. Санкт-Петербург)
Ведущая организация — Федеральное государственное унитарное предприятие
«Крыловский государственный научный центр» (г. Санкт-Петербург).
Защита состоится «24» октября 2018 г. в ____ часов в аудитории ______ на
заседании диссертационного совета Д223.001.02 в ФГБОУ ВО «Волжский
государственный университет водного транспорта» (ВГУВТ) по адресу: 603950,
г. Н. Новгород, ул. Нестерова, д. 5.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО
«Волжский
государственный
университет
водного
транспорта»,
сайт
http://www.vsuwt.ru/newsite/departments/science_innovation/thesis/th.php.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью
организации, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета.
Автореферат разослан «___» ____________ 2018 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
Кандидат технических наук, доцент
Кеслер Анатолий Александрович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Комплексные процессы сбора, обработки,
хранения и передачи информации (информатизация) в последние десятилетия во всем
мире все активнее внедряются в практическую деятельность организаций,
функционирующих в различных областях техники, в том числе в сфере транспортных
услуг. Анализ основных тенденций технического прогресса в части создания и
внедрения телематических и интеллектуальных транспортных систем показывает, что
следующим шагом технического прогресса в судостроении будет создание
интеллектуальных информационных систем, позволяющих снизить эксплуатационные
издержки и компенсировать снижение профессионального уровня кадрового состава
флота, наблюдающееся в последнее время во всем мире. Создание и развитие таких
систем в настоящее время становится приоритетным направлением государственной
политики, о чем свидетельствует утверждение распоряжением Правительства
Российской Федерации от 28 июля 2017 г. № 1632-р программы «Цифровая экономика
Российской Федерации». Применительно к внутреннему водному транспорту цифровой
экономикой считается совокупность отношений, складывающихся в системе оказания
транспортных услуг, основывающихся на новых методах генерирования, обработки,
хранения, передачи данных, а также цифровых компьютерных технологиях.
Для отрасли внутреннего водного транспорта важной целью в рамках
государственной Программы цифровой экономики является создание цифровых
технологий, способствующих развитию отрасли и, прежде всего, флота. Человек на
современном уровне развития техники и ее автоматизации в силу ограниченности
психофизиологических возможностей человеческого индивидуума в сложных условиях
не всегда может найти управленческое действие, адекватное проблемной или иной,
скажем, эксплуатационной ситуации. Особенно ярко это проявляется на современных
судах с высоким уровнем автоматизации, когда судоводитель должен практически
мгновенно принимать решения, направленные на удовлетворение множества
требований, выдвигаемых эксплуатационной ситуацией (безопасность судоходства,
экономия энергоресурсов, экологическая безопасность и т. д.). Другим примером
является невозможность представителя организации по классификации и
освидетельствованию
судов
за
сравнительно
непродолжительное
время
освидетельствования полностью проверить техническое состояние судна и его
элементов или хотя бы всех элементов энергетической установки (СЭУ) судна (в
реальности для оценки технического состояния СЭУ применяется метод выборочного
контроля, в результате чего техническое состояние существенной части объектов СЭУ
оказывается непроверенным). Именно здесь цифровые технологии, основанные на
знаниях в различных областях техники и опыте специалистов, другими словами,
искусственный интеллект, и должны заменить интеллект человека-оператора, который
не всегда может охватить и оценить многоуровневую задачу во всей ее многомерной
сложности.
На оперативном уровне управления Программа цифровой экономики требует
формирования совместно с профессиональными сообществами форсайта (активного
прогноза, предвидения) и моделей будущего. Именно этому и посвящена настоящая
диссертационная работа, ориентированная на прогнозную разработку единой системы
автоматизированного управления СЭУ, тесно связанной с интеллектуальной системой
управления классификационной деятельностью, представляемая как модель будущего,
то есть объекта с элементами искусственного интеллекта и его цифровой платформой в
рассматриваемой области техники. Она учитывает и комплексно дополняет цели и
4
задачи, реализуемые в рамках Национальной технологической инициативы и принятых
документов стратегического планирования, в том числе отраслевых актов, в частности,
прогноза научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030
года, утвержденного Председателем Правительства Российской Федерации, Стратегии
научно-технологического развития Российской Федерации, утвержденной Указом
Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 г. № 642 "О Стратегии научнотехнологического
развития
Российской
Федерации",
Стратегии
развития
информационного общества в Российской Федерации на 2017 – 2030 годы и других
документов.
В диссертационной работе наряду с разработкой основных характеристик
интеллектуальных систем решаются актуальные задачи энергетической и
экологической эффективности судов, разрабатываются на новом информационном
уровне алгоритмы управления СЭУ, модели технического состояния объектов СЭУ,
диагностирования СЭУ в целом, взаимодействия систем управления СЭУ и управления
классификационной
деятельностью.
Следовательно,
тема
диссертационного
исследования актуальна.
Степень разработанности темы исследования.
В разработку отдельных вопросов и задач, решаемых в диссертационной работе,
большой вклад внесли Абрамов Г. А., Бажан П. И., Безюков О. К., Валиулин С. Н.,
Васильев С. Н.,
Гоц А. Н.,
Ерофеев В. Л.,
Захаров Л. А.,
Плющаев В. И.,
Покусаев М. Н., Поспелов Д. А., Решняк В. И., Рудницкий В. И, Садовский В. Н.,
Самыкин Г. А., Сахаров В. В., Федосенко Ю. С., Фрейдзон И. Р., Химич В. А.,
Цыпкин Я. З., Чайнов Н. Д., Чиркова М. М., Barto A. G., Gupta M. M. и другие ученые.
Однако в проанализированных литературных источниках не найдено ни одного
упоминания о решении рассматриваемых в диссертации задач по теме исследования в
представленной постановке.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является
создание методологии разработки единой системы автоматизированного управления
объектами судовой энергетической установки (далее — единого целеориентированного
управления объектами СЭУ), ориентированной также на выполнение функций
определения технического состояния при освидетельствовании Речным Регистром
объектов СЭУ судов внутреннего и смешанного (река-море) плавания, которые будут
построены в течение 5 – 10 будущих лет в рамках реализации федеральной целевой
программы «Развитие транспортной системы России (2010 – 2021 годы)», «Стратегии
развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации на период до 2030
года» и программы «Цифровая экономика Российской Федерации».
В рамках реализации цели исследования поставлены следующие задачи:
разработка модели и сценариев целеориентированного автоматизированного
управления СЭУ;
определение понятий и разработка методов определения энергетической и
экологической эффективности судов, позиционируемых в качестве целевых функций
соответствующих сценариев управления;
создание концепции единого цифрового решения целеориентированной системы
управления объектами СЭУ;
разработка протоколов управления объектами СЭУ для реализации сценариев
управления;
обоснование
принципов
взаимодействия
судоводителя
и
единой
целеориентированной системы автоматизированного управления;
разработка алгоритма управления комплексной системой утилизации теплоты;
5
разработка основных характеристик интеллектуальной системы управления
классификационной деятельностью;
обоснование принципов взаимодействия единой целеориентированной системы
автоматизированного управления СЭУ и интеллектуальной системы управления
классификационной деятельностью;
исследование основных характеристик системы инновационной поддержки
освидетельствований судов в эксплуатации, осуществляемых Речным Регистром;
разработка электронного формуляра судна;
обоснование параметров объектов СЭУ, необходимых для диагностирования
технического состояния этих объектов;
разработка математической модели диагностирования технического состояния
СЭУ на основе цифровых показателей технического состояния объектов СЭУ;
разработка метода определения «браковочных» показателей технического
состояния объектов СЭУ;
обоснование и разработка классов годного технического состояния СЭУ судов в
эксплуатации.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая значимость работы состоит в создании концепций, методов и
моделей, которые могут быть использованы при разработке элементов искусственного
интеллекта, осуществляющего функции управления объектами СЭУ в различных
эксплуатационных ситуациях и функции определения технического состояния
объектов СЭУ при любом виде освидетельствования судов Речным Регистром, в том
числе:
методологии единого целеориентированного управления СЭУ как основы
системы управления будущего, в которой алгоритмы и программы обработки
показаний многочисленных датчиков заменят опыт и знания людей;
креативных
атрибутов
интеллектуальной
системы
управления
классификационной деятельностью;
идеологии системы инновационной поддержки освидетельствования судов;
метода определения «браковочных» показателей технического состояния
объектов СЭУ;
моделей и критериев энергетической и экологической эффективности судов.
Практическая значимость работы состоит в разработке конкретных алгоритмов,
методик и компьютерных программ (калькуляторов), которые могут быть
использованы при проектировании систем управления судов и создании
интеллектуальных систем управления классификацией судов, которые должны
заменить действующие в настоящее время подходы и методики деятельности
организаций по классификации и освидетельствованию судов. Калькуляторы
энергетической и экологической эффективности используются в работе Речного
Регистра и проектных организаций отрасли с 2012 г.
Методология и методы исследования. При выполнении диссертационного
исследования использованы методология системного подхода (системный анализ и
системный синтез), методы формализации, математического моделирования,
экспертных оценок, прогнозирования (метод экспоненциального сглаживания),
регрессионный анализ. При разработке моделей использовались теория
автоматического управления, теория надежности, теория вероятностей, математическая
статистика и теория рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания.
6
Научная новизна работы:
Разработаны модели и сценарии целеориентированного автоматизированного
управления СЭУ.
Впервые предложены критерии экологической и энергетической эффективности
судов.
Разработаны математические модели диагностирования объектов СЭУ на основе
количественных показателей технического состояния объектов СЭУ.
Впервые предложена концепция интеллектуальной системы управления
классификационной деятельностью.
Разработан алгоритм прогнозирования технического состояния объектов СЭУ.
Обоснованы принципы и разработаны алгоритмы управления комплексной
системой утилизации теплоты (КСУТ) в составе автоматизированной системы
управления объектами СЭУ.
Разработана методология, с помощью которой обоснованы классы годного
технического состояния СЭУ судов в эксплуатации.
Положения, выносимые на защиту:
1. Методология единой системы целеориентированного автоматизированного
управления объектами СЭУ.
2. Модели и сценарии управления объектами СЭУ.
3. Математические модели и критерии энергетической и экологической
эффективности.
4. Алгоритм управления КСУТ в составе автоматизированной системы
управления объектами СЭУ.
5. Концепция интеллектуальной системы управления классификационной
деятельностью.
6. Концепция
взаимодействия
единой
целеориентированной
системы
автоматизированного управления СЭУ и интеллектуальной системы управления
классификационной деятельностью.
7. Методология диагностирования технического состояния СЭУ в единой
системе целеориентированного управления и контроля и математическая модель
диагностирования с определением количественных показателей технического
состояния объектов СЭУ.
8. Алгоритм прогнозирования технического состояния объектов СЭУ.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов
исследования базируется на всестороннем анализе выполненных ранее научноисследовательских работ по отдельным объектам и направлениям исследования,
применении признанных научно-методического аппарата и аналитических методов
проверки достоверности математических моделей, разработанных в диссертации.
Достоверность исследования подтверждается удовлетворительной сходимостью
результатов, полученных в диссертации, и опытных данных, полученных при
испытаниях судов, а также наличием и объемом хорошо проверенного практикой
исходного материала и актами о внедрении результатов исследований в многолетнюю
практику работы Речного Регистра и проектных организаций, в том числе
калькуляторов энергетической и экологической эффективности.
Основные положения диссертации докладывались и были одобрены:
– на международных конференциях: 12-й, 13-й, 14-й, 18-й, 19-й Международный
научно-промышленный форум «Великие реки», Н. Новгород, 2010, 2011, 2012, 2016,
2017 гг.; XII Международная молодежная Научно-техническая конференция «Будущее
технической науки», НГТУ, Н. Новгород, 2013 г.; XIX Международная Научно-
7
техническая конференция «Информационные Системы и Технологии» ИСТ–2013,
НГТУ, Н. Новгород, 2013 г.; VI International scientific-practical conference «Information
Control Systems and Technologies», Одесса – Санкт-Петербург – Н. Новгород, 2017 г.;
Международная Научно-техническая конференция «Информационные Системы и
Технологии» ИСТ–2018, НГТУ, Н. Новгород, 2018 г.;
– на всероссийской конференции XXXVIII Всероссийская конференция
«Управление движением корабля и специальных подводных аппаратов», ИПУ РАН,
Москва, 2012 г.;
– на конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАВТ/ВГУВТ с
2003 по 2018 гг.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 статьях,
опубликованных в изданиях, входящих в установленный ВАК перечень российских
рецензируемых научных журналов, и 24 научных трудах, опубликованных в других
изданиях, общим объемом 10,9 печатных листа.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения,
семи глав, заключения и выводов, двух приложений.
Содержание работы изложено на 305 страницах машинописного текста, 168
рисунках, 38 таблицах. Библиография насчитывает 212 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,
сформулирована цель, основные задачи и объекты исследований.
В первой главе представлен анализ выполненных исследований, тематика
которых относится к проблематике повышения эффективности СЭУ и ее элементов,
что в значительной мере связано с эффективностью управления объектами СЭУ, а
также с топливосбережением и выбором режимов работы пропульсивного комплекса.
Отдельно рассмотрено состояние вопроса по совершенствованию классификационной
деятельности в сфере внутреннего водного транспорта.
Анализ, результаты которого приведены в главе, показывает, что наиболее
эффективным направлением энергосбережения является экономия топлива ГД и ДГ в
процессе эксплуатации судна, так как расходы на топливо в себестоимости речных
перевозок достигают 30 %.
На экономичность ГД и ДГ оказывает влияние большое количество
эксплуатационных факторов, которые можно разделить на две основные группы.
Первую составляют факторы, относящиеся непосредственно к двигателю (показателям
технического состояния ДВС), а вторая группа применительно к ГД включает в себя
ряд внешних факторов и условий, определяющих режим работы судового комплекса.
Влияние факторов первой группы может быть минимизировано путем
непрерывного контроля параметров рабочего процесса при эксплуатации двигателя и
немедленного реагирования обслуживающего персонала на отклонение этих факторов
и показателей работы двигателя от их допускаемых значений, указанных в технической
документации изготовителя. Стало быть, в составе аппаратных средств системы
управления двигателями и СЭУ в целом должно быть предусмотрено большое число
датчиков и приборов контроля, а элементы искусственного интеллекта,
осуществляющего функции управления, должны базироваться на алгоритмах,
осуществляющих сбор, обработку и анализ показаний рассматриваемых приборов
(систем) контроля.
8
Факторы второй группы влияют на экономичность ГД, при этом наиболее
существенную роль играет правильный выбор режимов его работы в различных
условиях эксплуатации. В главе показано, что нормирование расхода топлива мало
пригодно для той системы управления объектами СЭУ, которая могла бы быть
элементом искусственного интеллекта, действия которого при автоматизированном
управлении СЭУ будут на порядок более эффективными с позиций
топливосбережения, нежели действия человека-судоводителя, пусть даже
вооруженного порейсовой системой нормирования топлива, а для целей настоящей
работы более перспективной является разработка системы автоматического управления
главными двигателями на основе алгоритма, позволяющего в режиме он-лайн выбирать
самые эффективные по топливосбережению режимы работы главных двигателей в
зависимости от факторов второй группы.
В работе защищается такая идеология автоматизированных систем управления, в
которых человек (судоводитель) выбирает режим управления СЭУ (не режим работы
пропульсивного комплекса), а система автоматически активизирует те или иные
объекты СЭУ, которые должны работать на обеспечение этого режима.
На
основании
проведенных
исследований
совершенствование
классификационной деятельности Речного Регистра представляется возможным на
пути объединения современных автоматизированных систем управления судном и, в
частности, СЭУ и системы управления классификационной деятельностью,
предусматривающей реализацию современных подходов к определению технического
состояния технических объектов.
По результатам выполненного в главе анализа сформулированы основные задачи
исследования.
Во второй главе диссертации рассмотрены объекты СЭУ как элементы
управления и диагностирования.
Системы автоматизированного управления СЭУ формируются по принципу
трехступенчатой иерархической структуры: первый высший уровень — пост
дистанционного автоматизированного управления (ДАУ) в рулевой рубке, второй
уровень — центральный пост управления (ЦПУ) и третий уровень — посты управления
отдельными двигателями и другими техническими средствами.
Автоматизацию каждого процесса (объекта) можно рассматривать либо
самостоятельно, либо как подсистему системы автоматизации установки в целом,
которая, в свою очередь, является подсистемой системы автоматизации судна.
Автоматизация СЭУ и судна значительно облегчает управление судном, но
вместе с тем возникает новый ряд задач, который необходимо решить при создании
автоматизированных судов. СЭУ следует комплектовать механизмами и
оборудованием, приспособленными к безвахтенному обслуживанию, а также
необходимо их оснащать системами мониторинга, одновременно являющимися
средствами технической диагностики объектов СЭУ.
Наиболее сложными с точки зрения управления элементами СЭУ являются ДВС,
т. к. они являются нелинейными с позиций регулирования объектами, потому что для
них реакция на сумму любых внешних воздействий не равна сумме реакций на каждое
из воздействий в отдельности. Учитывая, что двигатель на судне работает с частым
изменением нагрузки, возникает проблема рационального управления им. Возможность
рационального управления двигателем с часто изменяющимся режимом нагружения
появилась с развитием электронных систем управления. Отличительной чертой
современных ДВС является использование в системах управления информационных и
9
компьютерных технологий, позволяющих улучшить весь комплекс конструктивных,
технологических, экологических и эксплуатационных характеристик двигателей.
В главе рассмотрены возможности использования свойств электронного
управления, которые уже реализованы в современных транспортных ДВС.
Представлены сведения о достижениях всемирно известных фирм Bosch, Aura Systems,
Meta Systems, BMW, Porsche, Mahl, AVL, Delphi-Automotive Systems, Eaton Automotive,
Chrysler, Honda, Garrett, Denso, Caterpillar, FEV, Gomecsys и др.
На всех двигателях с электронными системами управления достигнуто
существенное снижение эксплуатационного расхода топлива и вредных выбросов.
Улучшены пусковые и тормозные характеристики, повышена надежность узлов и
деталей двигателя.
Накопленный в автомобилестроении опыт позволяет в ближайшем будущем
перенести часть решений на судовые дизельные установки. В конце XX века мировое
судовое дизелестроение вслед за автомобилестроением приступило к созданию
судовых дизельных установок (СДУ) с электронным управлением.
В главе рассмотрены технические решения, которые применяются известными
мировыми фирмами в отношении новых технологий управления в системах
топливоподачи, газообмена и др. судовых средне- и высокооборотных двигателей
(СОД и ВОД), в том числе электронных систем управления топливными системами
высокого давления типа Common Rail (CR), многостадийной подачи топлива,
управления углом опережения подачи топлива, изменения фаз газораспределения и др.
Отметим, что с момента появления первых двигателей и до настоящего времени
осуществляется совершенствование компьютеров, управляющих двигателями (ECM).
ECM включает в себя две основные части — управляющий компьютер и персональный
модуль. Персональный модуль ECM является перепрограммируемым и представляет
собой микросхему энергонезависимой памяти, содержащей программное обеспечение
компьютера, рабочие таблицы (алгоритмы), определяющие закон подачи топлива и
закономерности функционирования в различных режимах, а также содержит
информацию о конкретном применении двигателя. Таким образом, имеется
возможность изменения программ управления.
Помимо основных задач управления рабочим процессом дизеля, ECM
обеспечивает решение ряда других задач:
– мониторинг показания датчиков;
– самотестирование электронной системы с выводом извещений о
неисправностях компонентов электронной схемы в текущий момент времени;
– сохранение в памяти имевших место выводов информации о неисправностях в
прошлом;
– сохранение в памяти имевших место выходов рабочих параметров за
установленные пределы (перегрев, превышение установленных пределов частоты
вращения, низкое давление масла и др.);
– выполнение тестов и калибровок некоторых элементов по командам от
специальной программы.
Компьютерный блок управления двигателем, как правило, выполняет основные
функции управления: регулирования частоты вращения коленчатого вала, давления
топлива в магистрали, количества впрыскиваемого топлива и времени впрыска,
зависящих от режимов работы двигателя. Соответственно осуществляется управление
секциями клапанов и электромагнитными форсунками в функции частоты вращения по
сигналу от датчика частоты вращения коленчатого вала и датчика высокого давления.
Кроме того, компьютер управляет регулированием температуры охлаждающей
10
жидкости и выпускных газов, давления наддува и частоты вращения ротора
турбокомпрессора.
Перечисленные выше достижения, применяемые в системах электронного
управления двигателями, позволяют сделать выводы об отсутствии сдерживающих
факторов по интеграции ДВС в единую целеориентированную систему управления
СЭУ, позволяющую реализовывать сценарии управления в зависимости от внешних
условий эксплуатации судна.
Обязательным условием эффективного управления является оснащение ДВС
системами мониторинга параметров, функционирующими во время эксплуатации.
Информация о текущих значениях параметров рабочего процесса судовых дизелей во
время эксплуатации позволяет обслуживающему персоналу поддерживать нормальное
техническое состояние дизелей и предупреждать возникновение аварийных ситуаций.
В главе рассмотрены возможные направления в решении задач мониторинга
ДВС, отмечены их достоинства и недостатки.
Элементы систем мониторинга все чаще выполняют функции диагностирования
двигателей. В главе рассмотрены системы диагностирования фирм Sulzer, Norkontrol,
CEMT-Pielstic, Vibro-meter (Мeggitt С.А.), Statronic, MH-1 и др.
Из представленного описания диагностических систем можно сделать вывод, что
установка специализированных диагностических комплексов осуществлялась на ДВС
достаточно высокой мощности, применяемых на морских судах, в то же время на
речных и смешанных (река-море) плавания судах такие системы не применялись.
Техническая диагностика на судах с классом Речного Регистра сводится к снятию
индикаторных диаграмм, теплотехническому контролю и затем ручной обработке
полученных результатов судовыми механиками или теплотехническими партиями.
Однако современное положение дел на внутреннем водном транспорте требует
пересмотра подходов в области безразборной технической диагностики, а именно в ее
автоматизации.
Анализ рассмотренных выше и других не описанных в диссертации систем
позволил сформировать приведенный в главе перечень диагностических параметров
ДВС, используемых в различных системах диагностики.
В главе показано, что в настоящее время решение задачи технической
диагностики судовых ДВС и других объектов СЭУ становится возможным без
использования специализированных диагностических комплексов, поскольку
современные электронные системы управления позволяют осуществлять непрерывный
мониторинг технических параметров, т. е. сбор и обработку информации, полученной
от датчиков регулируемых величин и процессов. Полученные значения технических
параметров могут обрабатываться (анализироваться) центральным компьютером
управления или компьютером машинного отделения. При этом основной задачей в
технической
диагностике
становится
разработка
компьютерной
модели
диагностирования технического состояния объектов СЭУ.
Проведенный анализ современных датчиков, оставшийся за рамками настоящей
работы, позволяет сделать вывод, что технических ограничений по измерению
диагностических параметров на современном этапе технического прогресса нет.
При разработке системы управления объектами СЭУ, которая могла бы быть
элементом искусственного интеллекта, осуществляющего функции управления,
целесообразно не начинать все с нуля, а базироваться на хорошо проверенных
практикой технических решениях по автоматизированному управлению ГЭ СЭУ, ВЭ
СЭУ и ЭЭУ. Поэтому в главе рассмотрены принципы и функциональные схемы систем
автоматизации ГД, судовой электростанции, компрессоров сжатого воздуха, судовых
11
насосов и других ГЭ и ВЭ СЭУ. Поскольку СУТ и КСУТ, а тем более системы их
автоматизации на речных судах не развиты, возникает необходимость закрыть пробел в
научном обосновании указанных систем, тем более что СУТ и КСУТ являются
объектами СЭУ, автоматизированное управление которыми является элементом
системы автоматизированного управления всей СЭУ. Этому посвящена третья глава
диссертационной работы.
В этой главе рассмотрены факторы, которые необходимо учитывать при анализе
целесообразности применения тех или иных элементов СУТ (утилизационных
устройств), изложены принципы и алгоритмы управления КСУТ.
Управление утилизационными устройствами, в число которых входят
утилизаторы теплоты выпускных газов (далее на схемах — УК), аккумуляторы теплоты
фазовых переходов, заслонки газовые с автоматизированным управлением (далее на
схемах — ЗГ), утилизаторы теплоты охлаждающей жидкости двигателей (далее на
схемах — УТ), можно осуществить двумя способами.
Первый из них основывается на использовании компьютерной модели всей
КСУТ, в которой реализуются математические модели каждого объекта КСУТ,
построенные на использовании дифференциальных уравнений теплопередачи и
теплового баланса. В модели эти уравнения решаются с использованием граничных
условий, включающих в себя помимо режимных параметров (температура, давление,
расход сред) и динамики их изменения конструктивные особенности теплообменных
поверхностей (размеры, позволяющие рассчитать площадь поверхности теплопередачи,
проходные сечения для теплоносителей, определяющие размеры и др.), уравнения,
описывающие теплофизические свойства теплоносителей и материалов, уравнения,
описывающие фазовый переход в аккумуляторах теплоты фазового перехода и т. д. С
помощью такой компьютерной модели можно «проигрывать» реакцию КСУТ на то или
иное управляющее воздействие и выбирать ту структуру КСУТ, которая обеспечивает
требуемые в соответствии с реализуемым сценарием управления параметры
нагреваемых утилизируемыми тепловыми потоками сред. Численный анализ
возможностей КСУТ показал, что с позиций сопоставления затрат на создание
компьютерной модели и получаемого в результате эффекта энергосбережения на судне
данный способ управления не имеет перспективы — затраты на его реализацию в
несколько раз превышают полезный эффект.
Поэтому в работе предложен второй способ управления КСУТ, который не
требует создания специализированной компьютерной модели КСУТ, знания
конструктивных особенностей объектов КСУТ и поэтому является универсальным
инструментом управления.
Этот способ позволяет реализовывать алгоритмы, способные помимо функций
управления снизить отрицательное воздействие возникновения нештатной ситуации
или отказа утилизационных устройств на работу главных и вспомогательных
двигателей.
Как следует из выполненного в гл. 1 обзора, не все направления утилизации
вторичной теплоты СЭУ имеют перспективы для речных судов. Перспективной для
речных судов является КСУТ, которая включает в себя СУТ выпускных газов, СУТ
охлаждающей воды и аккумуляторы теплоты фазовых переходов, повышающие
энергетическую эффективность СЭУ. Представлена схема, описано функционирование
элементов КСУТ, сформулирован принцип, который должен быть положен в алгоритм
управления, основанный на выработке управляющих воздействий на включение или
отключение элементов КСУТ в различных эксплуатационных ситуациях. На этой
12
основе разработана система управления КСУТ, которая функционирует в зависимости
от реализации сценариев управления всей СЭУ.
Одним из специальных алгоритмов управления, разработанных в диссертации,
является алгоритм компьютерного управления положением объединительных ЗГ, схема
которого представлена на рисунке 1.
Система управления
Алгоритм
управления
КСУТ
Выпускные
газы
Фн.в.(t)=f(mв, Tв1, Tв2)
tx
Фг1(t) = mп.с.∙ср∙t
Фг1к
Данные о
состоянии
УК
УК
Выпускные
газы
tг
Выпускные
газы
ИГ
ИГ
Алгоритм
управления
выбором
положения ЗГ
Фн.в.1(t)
U(t)
ЗГ
Tв.г.1, mп.с.1
Выпускные
газы
ГД
Выпускные
газы
ДГ
Tв.г.2, mп.с.2
Рисунок 1 – Блок-схема системы управления ЗГ
Здесь U(t) — управляющее воздействие на ЗГ (включение УК в работу от ГД или
ДГ, отключение УК); Фг1к — задание на включение/выключение УК в работу; Фг1(t) —
текущее значение располагаемого теплового потока выпускных газов; Tв.г.1 —
температура выпускных газов ГД; mп.с.1 — массовый секундный расход продуктов
сгорания ГД; Tв.г.2 — температура выпускных газов ДГ; mп.с.2 — массовый секундный
расход продуктов сгорания ДГ; tг — температура выпускных газов на входе в
утилизатор теплоты выпускных газов; tx — температура выпускных газов на выходе из
утилизатора теплоты выпускных газов; Фн.в.(t) — текущее значение теплового потока
воспринимаемого водой в утилизаторе теплоты выпускных газов.
На рисунке 2 показано распределение временных ресурсов цикла A1 алгоритма
управления КСУТ. Здесь А2 — время на анализ состояния КСУТ и принятия решения о
включении/выключении УК в работу (Фг1к), А3 — время работы алгоритма управления
выбором положения ЗГ для получения наибольшего располагаемого теплового потока
выпускных газов Фг,  — частота опроса датчиков Tв.г., mп.с..
А1
Компьютерная модель, реализуя алгоритм
управления КСУТ выбором положения ЗГ,
л
А2
А3
вырабатывает управляющее воздействие Фг1к.
Анализируются сигналы Фг1к, Tв.г.1, mп.с.1, Tв.г.2,

t0
t
t
mп.с.2 и принимается решение о подаче
Рисунок 2 – Распределение временных
ресурсов цикла управления КСУТ
управляющего воздействия U(t) на ЗГ для
13
включения УК в работу от ГД или ДГ, отключение УК. Управление ведется одиночным
управляющим импульсом неопределенной длительности.
При создании современных алгоритмов управления наличие математической
модели, даже самой простой, может значительно повысить качество управления. Так,
для рассматриваемых в работе объектов КСУТ — УК, реализация модели,
рассчитывающей располагаемые тепловые потоки выпускных газов Фг в каждом
утилизаторе после их подключения к газовыпуску ГД и (или) ДГ на тех или иных
режимах их работы, позволила разработать (использовать) импульсный высокоточный
алгоритм управления ЗГ для получения наибольшей эффективности УК для текущих
режимов работы ГД и ДГ.
Разработаны математические модели УК в виде информационных матриц их
возможных состояний, которые заполняются по результатам натурных испытаний
совместной работы ГД-УК и ДГ-УК. Матрицы хранят информацию о величинах
Фг.1*ГД(m1,n1) и Фг1*ДГ(m2,n2) (рисунок 3). Индексы m1, n1 и m2, n2 рассчитываются по
специальным формулам.
Первоначально матрицы Фг1*ГД = f(T*в.г.1, m*п.с.1) и Фг1*ДГ = f(T*в.г.2, m*п.с.2) или
Фн.в.1*ГД = f(m1, n1) и Фн.в.1*ДГ = f(m2, n2) не заполнены. В процессе ручного управления
положением объединительных заслонок газовыпуска ГД и ДГ компьютер
(микропроцессор) через определенные промежутки времени  опрашивает датчики
Tв.г.1, mп.с.1 или Tв.г.2, mп.с.2, в зависимости от того, к какому двигателю подключен УК, а
также датчики tг и tx, и рассчитывает текущий Фг1(t) = mп.с.∙ср∙t.
В момент, когда измеряемые величины Tв.г.1, mп.с.1(Tв.г.2, mп.с.2) и рассчитываемый
Фг1(t) установились и не изменяются во времени, определяются индексы m1, n1 (m2, n2) и
происходит заполнение соответствующей ячейки матрицы Фг1*ГД = f(m1,n1) (Фг1*ДГ=
f(m2,n2)). Заполнение матриц происходит для различных режимов работы ГД и ДГ.
В главе представлена разработанная блок-схема программы заполнения
информационной матрицы, описана процедура заполнения информационных матриц и
разработанная на их основе блок-схема алгоритма управления положением ЗГ.
Для управления АТ предлагается использовать пропорциональный алгоритм
управления, обеспечивающий при избыточном производстве теплоты зарядку АТ, а при
ее недостатке – разрядку АТ.
T*в.г.1, С
Фг1*ГД,
кВт
m
n i
…
1 21
1
2
…
…
…
600
…
…
80
кВт
m
n i
80
…
Фг1
*
270
ГД
… …
180
22 …
2
2
0
1
90
m*п.с.2, кг/с
m*п.с.1, кг/с
2
0
T*в.г.2, С
Фг1*ДГ,
2
80
…
…
0
1 21
1
2
…
Фг1*ДГ
… …
…
…
600
…
…
80
200
170
22 …
2
2
0
1
95
Рисунок 3 – Математические модели УК, представленные в виде
информационных матриц прогнозируемых состояний
Фг1*ГД = f(T*в.г.1, m*п.с.1) и Фг1*ДГ = f(T*в.г.2, m*п.с.2)
При этом система управления КСУТ оценивает температуру воды Tв2 на выходе из УК
и при превышении её заданного предела дает управляющее воздействие на открытие
14
соответствующих клапанов для зарядки АТ, причем чем выше температура, тем больше
будет открытие соответствующих клапанов и более интенсивно будет идти зарядка АТ.
При снижении температуры ниже заданного уровня осуществляется разрядка АТ.
Система управления КСУТ должна контролировать уровень заряда АТ и при его
недостаточном уровне отключать АТ из работы. Блок-схема системы управления АТ
приведена на рисунке 4.
При управлении АТ не требуется
Система управления
использование каких-либо расчетных
зависимостей.
Тв2
Алгоритм
Подход, использованный при
Тводы в сеть к потребителям
управления
разработке алгоритмов управления
ТАТ
КСУТ
объектами КСУТ, применяется также
для управления другими объектами
Алгоритм
СЭУ.
управления АТ
В четвертой главе изложена
концепция
единого
целеориентированного
управления
управляющее воздействие
на клапаны
СЭУ.
зарядка/разрядка
По результатам выполненного
отключено
АТ
анализа работ в области разработки
систем управления сделано заключение
Рисунок 4 – Блок схема системы управления о
том,
что
поскольку
в
аккумулятором теплоты
разрабатываемой системе управления
СЭУ под контролем находится значительное количество взаимосвязанных параметров
и в зависимости от координат состояния, задающих и возмущающих воздействий
возникает необходимость переключаться на различные режимы работы, то для решения
поставленных в диссертации задач целесообразно проектировать алгоритмы
управления, которые используют не математическую модель для выработки
управляющего сигнала, а информацию об «истории» протекании процесса, т. е. в
алгоритме управления должны быть заложены некоторые элементы интеллекта.
Поэтому в диссертации системы управления элементами СЭУ предлагается
разрабатывать на основе концепции единого цифрового решения, являющегося
неотъемлемой частью (или даже основой) единой системы управления СЭУ. Такая
система управления является модульной: весь комплекс подразделяется на ряд
самостоятельных подсистем, решающих определенные подзадачи из входящих в
главную задачу системы, — целеориентированное управление СЭУ. Таким образом,
модульные системы состоят из блоков-модулей, каждый из которых может
функционировать как самостоятельно, так и в рамках всей системы, подчиняясь
командам подсистем более высокого уровня.
В главе приведены разработанные блок-схема концепции единого цифрового
решения трехуровневой системы управления и блок-схема модуля III уровня,
контроллеры которого осуществляют связь с внешней средой: с датчиками объекта,
исполнительными устройствами, сигнализацией.
Укажем, что здесь и далее в автореферате не приведены разработанные в
диссертации схемы систем, объектов СЭУ, алгоритмов управления, графики
шкалирования, таблицы свойств и характеристик объектов СЭУ и др. в связи с их
громоздкостью.
Выполненные предварительные исследования и опыт эксплуатации
электроэнергетических установок судов речного флота позволили предложить
15
концепцию модели целеориентированного автоматического управления (ЕЦСУ) СЭУ,
предусматривающей восемь сценариев управления, на основе которых разрабатывается
линейка настроек модели.
Реализация сценариев такого управления осуществляется на основе
использования концепции единого цифрового решения системы управления. Для
выполнения одного из восьми представленных ниже сценариев ЕЦСУ СЭУ компьютер
I-уровня, при соответствующем намерении судоводителя, выдает команды на
компьютеры II-го уровня о переводе объектов СЭУ в соответствующие сценарию
режимы работы согласно принятому протоколу управления. Компьютеры II-го уровня
передают необходимые настройки управления на контроллеры объектов СЭУ.
Оставляя за рамками автореферата особенности функционирования объектов
СЭУ при реализации того или иного сценария управления, перечислим предлагаемые
сценарии управления СЭУ.
Сценарий 1. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на обеспечение максимальной
мощности главных двигателей. Необходимость такого режима работы СЭУ возникает
крайне редко и может потребоваться при выведении судна на безопасный плес под
угрозой столкновения с другими судами или плавучими объектами, намеренном
выбрасывании судна на мель, снятии с мели и т. п.
Сценарий 2. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на режим обеспечения
номинальной мощности СЭУ. Необходимость такого режима работы СЭУ возникает
при несоответствии графика движения судна временным ориентирам, задаваемым
расписанием.
Сценарий 3. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на режим обеспечения
максимальной экономичности СЭУ. Такой режим может быть назначен судоводителем,
если имеется запас ходового времени по сравнению с графиком движения, задаваемым
расписанием.
Сценарий 4. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на режим обеспечения
минимальной или регламентированной скорости движения. Такой режим может быть
назначен судоводителем при прохождении судном работающих и неработающих судов
технического флота, пришвартованных к береговым причальным сооружениям судов в
узостях, при движении судна в каналах и т. д.
Сценарий 5. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на режим обеспечения
максимальной экологической безопасности СЭУ. Такой режим может быть назначен
судоводителем при прохождении судном природоохранных зон, гидроузлов, городов и
крупных сельских поселений.
Сценарий 6. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на режим обеспечения
максимальной долговечности элементов СЭУ. Этот режим во многом близок к режиму,
соответствующему сценарию 3, но отличается от него переходом на указанные в
технической документации «щадящие» режимы работы главных двигателей, дизельгенераторов, насосов, сепараторов, компрессоров и других объектов СЭУ,
максимальная долговечность которых играет важную роль в обеспечении
экономических показателей эксплуатации судна. Такой режим может быть назначен
16
судоводителем, если имеется запас ходового времени по сравнению с графиком
движения, задаваемым расписанием.
Сценарий 7. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на режим обеспечения
максимальной технической безопасности судна в рейсе, при погрузке и (или) на
стоянке. Такой режим может быть назначен судоводителем, если он получит
информацию о возможной угрозе безопасности судна.
Сценарий 8. Объекты СЭУ с момента прохождения сигнала о соответствующем
действии (намерении) судоводителя переключаются на маневровый режим (режим
ручного управления главными двигателями, подруливающими устройствами,
движителями).
Для каждого сценария разработаны и приводятся в главе протоколы управления
объектами СЭУ для реализации данного сценария.
В главе излагаются разработанные принципы взаимодействия судоводителя и
системы ЕЦСУ. Выделены наиболее важные свойства управляемых объектов СЭУ,
которые необходимо отображать на мониторе центрального компьютера управления Iго уровня, расположенного непосредственно на посту управления судном в рулевой
рубке. Поскольку объектов СЭУ большое количество, а контролируемых параметров
ЕЦСУ на порядок больше, то помимо указанных свойств объектов СЭУ система
индикации должна отображать информацию о выбранном сценарии управления,
генерировать информационные сообщения в случае несоответствия режима работы
объектов СЭУ выполняемому сценарию, а также по запросу судоводителя выдавать
информацию о режимах работы объектов СЭУ и их настройках управления.
По результатам анализа современных и перспективных систем управления
судовыми техническими средствами в главе сформулированы принципы, которые
должны быть реализованы в интерфейсе, обеспечивающем наилучшее взаимодействие
судоводителя и системы ЕЦСУ СЭУ.
Анализ возможных действий системы с тем или иным сценарием управления
показывает, что для сценариев 1, 2, 4, 6, 7 и 8 дополнительной разработки критериев
результативности, на которые должна быть ориентирована система управления, не
требуется — такими критериями являются:
для сценария 1 — максимальная мощность главных двигателей;
для сценария 2 — номинальная мощность главных двигателей;
для сценария 4 — скорость движения судна;
для сценария 6 — режимы работы объектов СЭУ, обеспечивающие их
наибольшую долговечность;
для сценария 7 — предупреждение угроз безопасности судна или ликвидация
таких угроз;
для сценария 8 — автоматическое управление и критерий результативности
такого управления не требуется.
Однако для сценариев 3 и 5 критерии результативности автоматического
управления требуются, и таковыми могут быть для сценария 3 энергетическая
эффективность, а для сценария 5 — экологическая эффективность судна.
В главе излагается разработанная методика определения энергетической
эффективности судов после их постройки, предназначенная для реализации в
компьютерной модели определения технического состояния объектов СЭУ при
первоначальном освидетельствовании и методика определения энергетической
эффективности судна в эксплуатации.
17
Методика определения энергетической эффективности судна ЕП после постройки
базируется на следующей формуле
Еп 
Полезно используемые на судне мощность и тепловые потоки
.
Тепловой поток сгоревшего на судне топлива
(1)
В главе приводятся определение и формулы для расчета полезно
используемой на судне энергии и теплового потока сгоревшего на судне топлива.
Энергетическая эффективность судна в эксплуатации может быть определена
по формуле
Сэкономленная вследствие энергосбережения на судне энергия топлива
.
Предусмотренная проектом судна энергия топлива, необходимая для
осуществления всех заявленных функций судна
ЕЭ 
(2)
Метод определения сэкономленной вследствие энергосбережения на судне и
предусмотренной проектом судна энергии топлива, необходимой для осуществления
всех заявленных функций судна, подробно описан в главе.
Однако зависимости, расшифровывающие составляющие формулы (2), не всегда
могут быть использованы в записанном в главе виде при настройке, соответствующей
сценарию 3 модели целеориентированного управления СЭУ, так как ориентированы на
определение энергетической эффективности за определенный промежуток времени.
Поэтому, переходя от операций с энергиями топлива к операциями с расходом топлива,
получим вместо уравнения (2) следующую зависимость:
y
z
u
 z
  u
  y

э
э
э
  GTГДi   GТГДi     GTДГj   GТДГj     GTКk   GТКk 
i 1
i 1
j 1
k 1
  j 1
  k 1
 ,
ЕЭ  
y
z
u
 GTГДi   GTДГj   GTКk
i 1
j 1
(3)
k 1
где z — количество работающих в момент определения системой энергетической
эффективности главных двигателей;
u — количество работающих в момент определения системой энергетической
эффективности дизель-генераторов;
y — количество работающих в момент определения системой энергетической
эффективности котлов (на судне может быть два и более котлов, один из которых
предназначен для работы на систему горячего водоснабжения, а остальные — для
отопления судна в зимний период и подогрева груза в зависимости от того, что
применимо);
GTГД — паспортный расход топлива i-м главным двигателем на режиме
номинальной мощности, кг/ч: GTГД  Pe ГДibe ГДi ;
GTДГj — паспортный расход топлива j-м дизель-генератором на режиме
номинальной мощности, кг/ч: GTДГj  Pe ДГj beДГj ;
GTКk — паспортный расход топлива k-м котлом, кг/ч: GTКk  3600 К k / QН ;
э
— измеренный в момент определения системой энергетической
GТГДi
эффективности расход топлива i-м главным двигателем, кг/ч;
э
— измеренный в момент определения системой энергетической
GТДГj
эффективности расход топлива j-м дизель-генератором, кг/ч;
э
— измеренный в момент определения системой энергетической
GТКk
эффективности расход топлива k-м котлом, кг/ч.
i
i
18
Предварительное исследование показало, что при рассматриваемой настройке
управления не является обязательным обеспечение требований пунктов 382 и 215
технического регламента «О безопасности объектов внутреннего водного транспорта»
в отношении значения энергетической эффективности, другими словами,
энергетическая эффективность, определенная по формуле (3) может отличаться от
таковой, рассчитанной по уравнению (2). В этом и состоит смысл использования
параметра ЕЭ в качестве критерия результативности управления СЭУ — при получении
значений ЕЭ < 0,42 система управления начнет искать пути топливосбережения,
изменяя мощность главных двигателей, дизель-генераторов, их количество,
перенастраивая
комплексную
систему
утилизации
теплоты,
подключая
энергосберегающие устройства, технологии и т. д.
Определение другого критерия результативности автоматического управления
(для сценария 5) — показателя экологической эффективности судов, безусловно,
следует отнести к сложным задачам, так как сложные задачи обычно связаны с
математическим описанием сложных явлений, ситуаций или объектов. В данном случае
целесообразно рассматривать показатель экологической эффективности не как явление
и не как ситуацию, а как модель предотвращения загрязнений, которую можно считать
сложным объектом, поскольку эта модель может быть скомпонована из нескольких
составных частей, характеризующих разные стороны описываемого процесса. Условно
можно допустить, что эти части находятся в отношениях взаимосвязи и соподчинения,
тогда модель описания предотвращения загрязнений можно считать объектом с
распределенной структурой. Трудности создания модели, то есть математического
описания процессов предотвращения загрязнения окружающей среды различной
физической природы, возможно преодолеть с помощью методов исследования
операций, которые оказываются эффективными в случаях, когда использование
традиционных математических методов не дает нужного результата.
Все изложенное выше подтверждает возможность описания свойств
рассматриваемой системы в функции свойств перечисленных выше подсистем (синтез
свойств системы) и представления показателя экологической эффективности Пэкэ. —
интегрального критерия эффективности системы — в виде функции частных критериев
подсистем, то есть частных показателей экологической эффективности:
Пэкэ.= f(ЧПНВ , ЧПСВ, ЧПсм., ЧПто., ЧПNOx, ЧПСО, ЧПСН, ЧПдым., ЧПпг., ЧПшум),
(4)
где ЧП — частные показатели экологической эффективности. Индексы
дифференцируют частные показатели по предотвращению загрязнения водной среды:
НВ — нефтесодержащими (льяльными) водами; СВ — сточными водами; см. — сухим
мусором; то. — твердыми пищевыми отходами; NOx — оксидами азота; CO — оксидом
углерода; CH — суммарными углеводородами; дым. — твердыми частицами
несгоревшего топлива, что проявляется дымностью выпускных (отработавших) газов;
пг. — углекислым газом СО2, ответственным за парниковый эффект; шум — шумом,
производимым судном и его техническими средствами.
В главе подробно изложены методики определения частных показателей,
включая опрос экспертов, согласование их мнений, шкалирования размерных
показателей для приведения их к безразмерному виду в заданном диапазоне значений
0 – 1,0. В качестве примера приведем полученную автором формулу для определения
частного показателя экологической эффективности по предотвращению загрязнения
воздушной среды окислами азота:



2

ЧП NOx 1 / 1,005  5,193 ln eNOx / eNOx   ,


(5)
19
где еNOx — эмиссия оксидов азота по результатам измерений, г/(кВтч);
[eNOx] — допускаемое (эталонное) значение эмиссии оксидов азота, то есть
нормируемое законодательством Российской Федерации, г/(кВтч).
Подобные формулы получены и для других частных критериев, входящих в
формулу (4).
В случае применения аддитивной стратегии построения показателя
экологической эффективности с использованием установленных экспертами
соотношений рангов с помощью специальной компьютерной программы были
рассчитаны весовые коэффициенты, в результате чего уравнение (4) для определения
показателя экологической эффективности приведено к виду:
Пэкэ = 0,134076ЧПпг+0,127692ЧПдым+0,123973ЧПСО+0,122745ЧПNOx+0,114715ЧПСН+
+ 0,099752ЧПСМ+0,086741ЧПшум+0,072284ЧПНВ+0,066930ЧПСВ+0,051091ЧПТО.
(6)
Здесь и далее в программах расчета весовых коэффициентов был установлен
формат выводимых значений с шестью знаками после запятой. Если изменить формат
вывода данных, то значения рассчитываемых коэффициентов в некоторых случаях
дрейфуют, что имеет значение при проведении сопоставительных анализов.
Показатель Пэкэ должен рассчитываться компьютерной моделью системы
управления СЭУ при проведении первоначального освидетельствования, а также при
проведении других освидетельствований для проверки экологической безопасности
судна — предполагается, что при проведении освидетельствований для выполнения
измерений на судне привлекается группа специалистов с переносным оборудованием
для измерения параметров, входящих в частные показатели экологической
эффективности. Что же касается использования Пэкэ или его составляющих в качестве
критериев результативности при осуществлении управления СЭУ в режиме настройки
5, то это возможно только в том случае, когда на судне стационарно будет установлено
оборудование, которое по запросу включается на режим измерения эмиссии вредных
веществ в выпускных газах двигателей, их дымности, шума, производимого
оборудованием судна, и других параметров, входящих в частные показатели
экологической эффективности. Тогда при снижении значений каждого из частных
показателей ЧПдым, ЧПСО, ЧПNOx, ЧПСН, ЧПшум до порогового значения 0,4
(предварительная оценка) система управления начнет искать пути повышения
экологической безопасности, изменяя регулировку главных двигателей, дизельгенераторов, режимы работы двигателей и генерирующего шум оборудования,
перенастраивая соответствующим образом систему управления СЭУ. Сам показатель
Пэкэ, рассчитанный по формуле (6), применять в качестве критерия результативности в
режиме настройки 5 нецелесообразно. Расчетные исследования показали, что в этом
случае для определения Пэкэ более пригодна зависимость
(7)
 экэ  5 ЧПдым ЧПСОЧП NO ЧПСН ЧПшум ,
x
не учитывающая постоянные в эксплуатации значения ЧПНВ, ЧПСВ, ЧПсм., ЧПто.,
благодаря чему зависимость (7) становится более чувствительной к низкому значению
любого из частных критериев экологической эффективности, чем уравнение (6).
Для проверки энергетической и экологической эффективности судна на стадии
проектирования специалистами Российского Речного Регистра с участием автора
разработан калькулятор энергетической и экологической эффективности, внедренный в
практику работы проектных организаций, начиная с 2012 г.
В пятой главе рассмотрены принципы создания интеллектуальной системы
управления классификацией и освидетельствованием судов в ее взаимодействии с
ЕЦСУ СЭУ.
20
В процессе создания, эксплуатации, ремонта судна принимают участие
различные организации: организация-заказчик (обычно судоходная компания),
организация-проектант, организация, уполномоченная на классификацию и
освидетельствование судов (далее — организация по классификации), завод-строитель,
судоремонтные и машиноремонтные организации. Каждая организация по
классификации при осуществлении своей деятельности отслеживает и аккумулирует в
своей документации всю информацию о судне и его элементах, их техническом
состоянии с момента проектирования и до момента утилизации, то есть
документировано отслеживает весь жизненный цикл судна.
Для удобства изложения результатов исследования в дальнейшем под
организацией по классификации будем понимать Российский Речной Регистр (РРР),
поскольку на другие организации по классификации, которые работают на рынке
классификационных услуг Российской Федерации (DNV GL, РМРС, RINA и др.),
настоящая работа по понятным соображениям не распространяется.
На основе накопленной информации о техническом состоянии судна и его
элементов возможно прогнозирование указанного технического состояния в
краткосрочной и среднесрочной перспективе.
В связи с кризисными явлениями в экономике в настоящее время остро стоит
вопрос о снижении затрат Речного Регистра на осуществление его классификационной
деятельности, но требования к качеству оказания классификационных услуг
(обеспечение технической безопасности судов) не снижаются. Одним из путей
разрешения этой дилеммы является внедрение в практику классификационной
деятельности, в том числе в практику освидетельствования судов, инновационных
(информационно-коммуникационных) технологий, что позволяет сократить время
освидетельствования без снижения его качества.
Анализ принципов построения и возможностей создаваемых в настоящее время
различных систем управления свидетельствует о том, что перспективная
интеллектуальная система управления классификационной деятельностью (ИСУКД) и
ее части должны иметь многопозиционную функциональность, позволяющую
управлять различными типами данных, описывающих судно в целом и его отдельные
элементы и их оборудование на всех стадиях его жизненного цикла — 2D и 3Dданными, созданными в различных системах проектирования, то есть графическими и
текстовыми документами в любых форматах, наборами атрибутов и многими другими
видами представления информации. Именно поэтому в названии системы присутствует
определение «интеллектуальная».
В главе установлены и описаны критерии, которым должна удовлетворять
платформа для создания ИСУКД, поставлены и решены вопросы наполнения
программной оболочки, то есть разработки структуры модулей, обеспечивающих
функционирование ИСУКД по назначению, и математических моделей основных
модулей ИСУКД.
Цель снижения затрат Речного Регистра на осуществление классификационной
деятельности при сохранении по сравнению с существующим положением дел в
рассматриваемой сфере качества оказания классификационных услуг или даже
повышение этого качества (достигается путем замены выборочного контроля
контролем технического состояния всех объектов СЭУ) может быть достигнута
благодаря синергетическому эффекту взаимодействия ЕЦСУ СЭУ и ИСУКД РРР,
периодически (при освидетельствованиях) подключаемой к ЕЦСУ СЭУ (рисунок 5).
Как следует из этого рисунка, основными частями ЕЦСУ СЭУ конкретного судна,
которую можно представить как систему в понятиях системного анализа, являются
21
подсистема реализации сценариев управления СЭУ, подсистема реализации технологий
и протоколов обмена данными и подсистема сбора параметров технического состояния
объектов СЭУ.
Речной Регистр
Судно
ЕЦСУ СЭУ
Подсистема сбора
параметров
технического
состояния
объектов СЭУ
Технологии и
протоколы
обмена данных
Электронный
филиал
СИПОС
Реализация
сценариев
управления
ИСУКД
ЭФС
Технологии и протоколы
использования и обработки данных
Рисунок 5 – Укрупненная схема взаимодействия ЕЦСУ СЭУ и ИСУКД
Основными частями ИСУКД, представляемой в качестве системы в понятиях
системного анализа, являются подсистема «Электронный филиал», включающая в себя
подсистему более низкого уровня «ЭФС» (электронный формуляр судна), подсистема
реализации технологий и протоколов использования и обработки данных и
рассматриваемая в качестве подсистемы ИСУКД система инновационной поддержки
освидетельствования судов (СИПОС). Понятно, что в данном случае речь идет об
укрупненном анализе. Исследования, выполненные в главах 2 и 4, основаны на
представлении подсистемы реализации сценариев управления СЭУ как сложно
структурированной системы, по отношению к которой ЕЦСУ СЭУ является
надсистемой. Аналогичный подход реализован при разработке подсистемы сбора
параметров технического состояния объектов СЭУ.
Укажем, что до настоящего времени результаты работы автоматизированных
диагностических систем оборудования СЭУ в классификационной деятельности не
использовались.
При организации взаимодействия ЕЦСУ СЭУ и ИСУКД важную роль играет
функциональность СИПОС. Укрупненная структура СИПОС, обеспечивающая
требуемую функциональность, должна быть близкой к изображенной на рисунке 6.
СИПОС
Блок
подключения к
портам
ЕЦСУ СЭУ
Блок
автоматической
корректировки
ЭФС
Блок считывания
диагностической
информации
Блок
автоматического
заполнения форм
актов
освидетельствования
Блок шкалирования и
группировки
диагностических
параметров
Блок формирования
частных
показателей
технического
состояния
Математическая модель диагностирования
технического состояния (ТС) объектов СЭУ
Блок анализа ТС объектов СЭУ
Рисунок 6 – Структура СИПОС
Эту структуру образуют блок подключения к портам ЕЦСУ СЭУ, блоки
считывания диагностической информации и ее обработки, блок автоматического
заполнения форм актов освидетельствования, блок автоматической корректировки
22
части базы данных — ЭФС, в которой содержатся все данные освидетельствуемого
судна. В базе данных модуля «Электронный филиал» помимо модулей, необходимых
для управления работой филиала, содержатся и регулярно корректируются ЭФС всех
судов, принятых на классификационный учет филиала.
Выполненные исследования свидетельствуют о том, что ИСУКД, частью которой
является СИПОС, должна использовать электронный двойник реального судна (ЭФС),
протоколы и технологии, позволяющие производить обмен данными со всеми
подразделениями Речного Регистра в течение всего жизненного цикла судна.
ЭФС должен содержать все особенности и свойства судна, в том числе и
физические параметры, которые позволяют выполнять расчеты параметров крутильных
колебаний, остойчивости и непотопляемости, прочности, а также и результаты самих
расчетов. В главе приведена логическая структура ЭФС, разработанная в соответствии
с ГОСТ 2.612-2011 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД).
Электронный формуляр. Общие положения».
Одной из инновационных технологий ИСУКД является применение в ЭФС
протокола обмена информацией, позволяющего при проведении освидетельствования
судна получать данные от судовой системы сбора параметров технического состояния
объектов СЭУ, обработанные СИПОС, с постановкой двухпозиционного диагноза
технического состояния СЭУ «годное» или «негодное», как это принято в Речном
Регистре.
ЭФС может быть представлен в форме базы данных в составе ИСУКД или в
форме электронного документа, полученного из ИСУКД.
Программные средства ИСУКД для работы с ЭФС в форме базы данных (для
ведения ЭФС) должны обеспечивать регистрацию авторства всех вносимых в него
записей, авторизацию персонала, имеющего доступ к данным, а также защиту от
несанкционированного изменения данных. Защиту от несанкционированного
изменения информации в ЭФС обеспечивают применением вычисляемых контрольных
сумм, функций хэширования или электронной цифровой подписи.
ЭФС может содержать текстовую, цифровую и графическую информацию, а
также данные в мультимедийной форме (аудио- и видеоданные).
Разработанный ЭФС состоит из двух частей: основной (Модель судна и Записи),
включающей сведения, обеспечивающие учет, контроль и анализ технического
состояния судна, и вспомогательной (Справочники и классификаторы), содержащей
справочные данные (справочники) в составе и объеме, необходимых для
сопровождения судна в процессе эксплуатации.
Достоверность работы модели диагностирования технического состояния
объектов СЭУ во многом зависит от репрезентативности выборки размерных
параметров диагностирования СЭУ.
В главе рассмотрены объекты СЭУ, подконтрольные ЕЦСУ СЭУ, и параметры,
которые необходимо контролировать с целью использования при диагностировании
технического состояния элементов СЭУ. Мониторинг параметров осуществляется при
реализации сценария 2 ЕЦСУ (см. главу 4). Система сбора параметров технического
состояния объектов СЭУ в соответствии с протоколом (принятой схемой опроса
датчиков и сохранения данных) заносит в базу (матрицу) диагностических параметров
значения параметров, на основе использования которых (шкалирования, группировки,
сопоставления с нормами) компьютерная модель диагностирования, являющаяся
составной частью СИПОС, делает заключение о годном или негодном состоянии
объектов СЭУ.
23
По результатам выполненных исследований в главе представлен перечень
необходимых для диагностирования СЭУ параметров главных и вспомогательных
двигателей, реверс-редукторных передач, разобщительных и упругих муфт,
подшипников
валопровода,
движителей,
электроэнергетической
установки
(электростанции), общесудовых систем, автономных котлов, утилизаторов теплоты
выпускных газов.
ЕЦСУ СЭУ с помощью подсистемы сбора параметров технического состояния
объектов СЭУ должна контролировать параметры всех установленных на судне
главных и вспомогательных двигателей, например, от трех до девяти, всех
вентиляторов, скажем 49, и т. д. Контролируемые параметры всех объектов СЭУ
должны передаваться в блок автоматического заполнения форм актов
освидетельствования СИПОС, при этом одни параметры сразу могут быть
идентифицированы как диагностические, а другие должны быть преобразованы в
диагностические путем расчетных преобразований. К числу таких параметров
относятся крутящий момент, развиваемый двигателем, и частота вращения коленчатого
вала двигателя (с их помощью рассчитывается мощность двигателя), часовой расход
топлива (пересчитывается в цикловую подачу топлива) и т. д.
Глава 6 посвящена описанию компьютерной модели диагностирования объектов
СЭУ.
В основу построений этой модели, как и при разработке других моделей
диссертационной работы, положен системный подход. Любой объект СЭУ
рассматривался как техническая система, представляющая собой упорядоченную
совокупность некоторого количества совместно действующих элементов (агрегатов,
узлов, деталей) и предназначенная для выполнения заданных функций.
Каждая такая техническая система характеризуется вполне определенными
структурой и способом функционирования. Под структурой системы мы
подразумеваем характер взаимосвязи и взаимодействия между элементами системы,
который определяется их геометрическими размерами, механическими, тепловыми,
электрическими и другими параметрами. Числовые значения этих величин Х1, Х2, …, Хn
достаточно полно характеризуют техническое состояние, работоспособность и качество
функционирования любого технического средства, механизма в данный момент
времени. В процессе эксплуатации параметры технического состояния изменяются от
паспортных значений ХН1, ХН2, …, ХНn до предельных ХП1, ХП2, …, ХПn, которые, как
правило, обоснованы технико-экономической целесообразностью дальнейшей
эксплуатации объекта. Разность между текущими и паспортными значениями
параметров Хti = ХНi – Хti характеризует степень отклонения значений параметров
технического состояния объекта от норматива. Далее под техническим состоянием
любого объекта СЭУ будем понимать уровень его работоспособности, исправности и
соответствия требованиям, установленным нормативно-технической документацией.
В главе поставлены и решены следующие задачи:
1) выделение из числа возможных объектов СЭУ наиболее значимых, то есть тех,
техническое состояние которых оказывает влияние на техническое состояние СЭУ, при
этом учитывалась важность этих объектов для обеспечения безопасности судна и
статистика отказов их в эксплуатации;
2) составление структурной схемы СЭУ с ранжированием выделенных объектов
по уровням I – IV (уровень I — элементы пропульсивного комплекса; уровень II —
элементы электростанции; уровень III — судовые системы; уровень IV — автономные
котлы и утилизаторы теплоты выпускных газов). Ранжирование по уровням важно для
24
определения в дальнейшем весовых коэффициентов уравнения для определения
технического состояния СЭУ в целом;
3) разработка структурных моделей каждого из выделенных объектов СЭУ, то
есть представление технического состояния каждого объекта в виде системы, входящей
в систему более высокого уровня, с ранжированием подсистем по их значимости
(система условно «расчленяется» на подсистемы (составные части) различных
иерархических уровней, причем, чем ниже иерархический уровень подсистемы, тем
проще входящие в него структурные части и наоборот);
4) разработка модели определения технического состояния каждого объекта СЭУ
в виде свертки показателей технического состояния составных частей или свойств
объекта, что является инструментом системного синтеза;
5) анализ возможных полей изменения составных частей (компонентов)
технического состояния, характеризуемых тем или иным диагностическим параметром,
разработка принципов и моделей шкалирования с целью подготовки компонентов к
свертке согласно 4);
6) определение весовых коэффициентов уравнений, описывающих техническое
состояние объектов СЭУ;
7) определение весовых коэффициентов уравнения, описывающего техническое
состояние СЭУ в целом как надсистемы.
В главе приведена схема принятого в работе разбиения надсистемы —
технического состояния СЭУ — на подсистемы. Схема не включает в себя отдельные
объекты СЭУ и некоторые элементы выделенных объектов, например, теплообменные
аппараты и сосуды под давлением, холодильные установки, бытовые нагревательные
установки, системы автоматизации и др. Электроэнергетическая установка (ЭЭУ)
формально не является объектом СЭУ, однако автор посчитал необходимым включить
основные элементы ЭЭУ в структуру объектов, техническое состояние которых с
учетом собственного опыта эксплуатации ЭЭУ представляется неотделимым от анализа
технического состояния СЭУ. Этим, в частности, объясняется, почему не попали в
число анализируемых объектов электрические машины и приводы, аккумуляторы и
другие важные элементы ЭЭУ.
Компьютерная модель диагностирования объектов СЭУ должна включать в себя
построения, конечной целью которых является формирование показателей (критериев)
технического состояния ТСДВС, ТСРРП, ТСМ, ТСПВ, ТСДВЖ, ТСЭЭУ, ТССС, ТСАК, ТСУК,
где ТСДВС — показатель технического состояния ДВС;
ТСРРП — показатель технического состояния РРП;
ТСМ — показатель технического состояния муфт между двигателем и редуктором
и муфт валопровода (М);
ТСПВ — показатель технического состояния валопровода (для целей настоящей
работы техническое состояние валопровода оценивается по техническому состоянию
его подшипников (ПВ));
ТСДВЖ — показатель технического состояния движителей (ДВЖ);
ТСЭЭУ — показатель технического состояния электроэнергетической установки
(ЭЭУ);
ТССС — показатель технического состояния судовых систем (СС);
ТСАК — показатель технического состояния автономных котлов (АК);
ТСУК — показатель технического состояния утилизаторов теплоты выпускных
газов (УК).
Каждый показатель представляется в виде функции частных показателей
технического состояния подсистем объекта. В соответствии с требованиями Речного
25
Регистра негодное техническое состояние любого объекта СЭУ означает негодное
состояние всей СЭУ. Однако для целей прогнозирования технического состояния
количественная оценка технического состояния СЭУ в целом, разумеется, при годном
ее состоянии, также важна.
Каждый частный показатель технического состояния зависит от группы
параметров, т. е. зависит от определенного числа критериев. В этой связи нами
рассматривается задача многокритериального анализа, одним из способов решения
которой является сведение множества критериев к одному (свертка критериев).
Поскольку все параметры, от которых зависят частные показатели технического
состояния, имеют свою важность (вес), то целесообразно воспользоваться сверткой,
учитывающей эту важность. Для решения данной задачи воспользуемся
мультипликативной стратегией свертки частных показателей, в результате
использования которой целевая функция представляется произведением частных
критериев, вес каждого из которых ранжирован с помощью весовых коэффициентов,
представляемых в виде показателей степени частных критериев. Ясно, что чем больше
весовой показатель, тем большая важность придается критерию. Использование в
наших задачах мультипликативной свертки объясняется ее высокой чувствительностью
к значениям частных показателей — низкие значения хотя бы одного частного
критерия влекут резкое снижение целевой функции. Это обстоятельство признано
экспертным сообществом очень важным для системного описания технического
состояния объектов СЭУ.
Так, обобщенный показатель технического состояния ДВС представлен в виде:
ТСДВС=
, (8)
где b1…b9 — весовые коэффициенты, учитывающие влияние частных
показателей ЧП на обобщенный показатель ТСДВС (их весомость); ЧП — частные
показатели технического состояния ДВС по эффективным показателям (ЭП), рабочему
процессу (РП), системе топливоподачи (СТ), цилиндро-поршневой группе (ЦПГ),
коленчатому валу (КВ), системам смазывания и охлаждения (ССО), системе
управления (СУ), турбонагнетателю (ТН), экологическим характеристикам (ЭК).
Шкалирование контролируемых параметров осуществлялось по результатам
обработки данных, полученных в результате опроса экспертов. На оси абсцисс всех
графиков шкалирования откладывалось отношение значения параметра к его
нормированному значению, которое выбиралось либо в соответствии с нормами,
указанными в нормативных документах, например, в Правилах РРР, либо по указаниям
технической документации на объект СЭУ.
По оси ординат всех графиков шкалирования откладывались шкалированные
значения параметров в диапазоне от нуля до значений больше единицы. Значению 1,0
на оси абсцисс на всех графиках соответствует шкалированное значение 1,0 —
требуемое значение шкалированного показателя на номинальном режиме работы
объекта СЭУ, соответствующее годному техническому состоянию. Шкалированное
значение параметра больше единицы соответствует благоприятным для объекта СЭУ
условиям работы при годном его состоянии, шкалированное значение параметра
меньше единицы соответствует ухудшению условий работы объекта, что и отражает
шкалированное значение данного показателя технического состояния. Стремление
шкалированного значения показателя к нулю символизирует ухудшение технического
состояния объекта СЭУ вплоть до негодного технического состояния и отказа.
В главе приведены ранжированные по результатам опроса экспертов показатели
технического состояния всех выделенных (учитываемых) объектов СЭУ. В качестве
26
примера приведем описание показателя ТС технического состояния ЭЭУ, который
представлен в виде функции:
ТСЭЭУ=ЧПГ ЧПК ЧПР
где ЧПГ, ЧПК, ЧПР — частные показатели технического состояния ЭЭУ
соответственно
генераторов/валогенераторов
(Г),
кабельных
трасс
(К),
распределительных щитов (Р );
b13…b15 — весовые коэффициенты, учитывающие влияние ЧП на обобщенный
показатель ТСЭЭУ.
Частные показатели представлены в виде функций:
ЧПГ=
ЧПК=
ЧПР =
,
где
— шкалированные значения показателей технического состояния
ЭЭУ, являющихся функцией контролируемых параметров соответственно;
— весовые коэффициенты, учитывающие влияние контролируемых
параметров на частные показатели технического состояния ЭЭУ.
Шкалирование контролируемых параметров осуществлялось по результатам
обработки данных опроса экспертов. Результаты опросов экспертов с ранжированием
показателей технического состояния сведены в табл. 1.
Таблица 1 – Ранжированные показатели технического состояния ЭЭУ
ЧП
1 ЧПГ
2 ЧПК
Контролируемый
параметр
Обозначение
Шкалированный
показатель
ТС в
порядке
важности
для каждого
ЧП
Отношение
Xi/Xi+1
аi
Напряжение Ui,
В
Ток Ii, А
х52
Х52
X52/X53=1,00
х53
Х53
X53/X54=1,00
х54
Х54
X54/X55=1,00
х55
Х55
X55/X56=1,30
а52=
=0,163820
а53=
=0,163820
а54=
=0,163820
а55=
=0,163820
Частота тока i,
Гц
Сопротивление
изоляции гi,
МОм
Температура tстоi
статорной
обмотки, С
Температура tпгi
подшипников,
С
Вибрация
(виброскорость
vгенi, мм/с)
генератора
Сопротивление
изоляции
ктi,
МОм
х56
Х56
X56/X57=1,10
а56=
=0,126015
х57
Х57
X57/X58=1,10
а57=
=0,114560
х58
Х58
а58=
=0,104145
x59
Х59
а59=
=1,000000
Отношение
ЧП по уровням
bi
ЧПГ/ ЧПК= b13=
=1,20
=0,395605
ЧПК/
ЧПР =
=1,20
b14=
=0,329670
27
Окончание табл. 1
ЧП
3 ЧПР
Контролируемый
параметр
Равномерность
распределения
активной и
реактивной
нагрузки
параллельно
работающих
генераторов
Правильное
функционирование
автоматики
Обозначение
Шкалированный
показатель
ТС в
порядке
важности
для каждого
ЧП
x60
Х60
x61
Х61
Отношение
Xi/Xi+1
аi
Х60/Х61=1,26
а60=
=0,557522
Отношение
ЧП по уровням
bi
b15=
=0,274725
а61=
=0,442478
Графики шкалирования аппроксимированы следующими уравнениями для
определения показателей технического состояния
:
 Х 55   0,5  Z 3  1,5 0;1
Х52=1 –100∙(Z-1) ; Х53= Z ; X54= 1 –100∙(Z-1) ; 
;
2
Х

Z
1;



 55
3
 Х 59   0,5  Z  1,5 0;1 
 Х 60  0 при Z = 0;1
Х56= Z–16; Х57= Z–16; Х58= Z–4; 
;
;

2

 Х 59  Z 1;  
 Х 60  1 при Z = 1;  

 Х 61  0 при Z = 0;1
,

Х

1
при
Z
=
1;




61

2
–16
2
где Z — отношение соответствующего контролируемого параметра к
номинальному значению, а для Х55, Х59 — к установленным Правилами РРР нормам.
Глава 7 содержит описание компьютерной модели диагностирования
технического состояния СЭУ.
Полученные в главе 6 зависимости ориентированы на использование в
компьютерной модели диагностирования технического состояния СЭУ, которая
должна включать в себя количественные модели определения технического состояния
всех принятых к рассмотрению в настоящем исследовании объектов (элементов) СЭУ.
Мы называем такую модель компьютерной, потому что ее реализация в связи с
громоздкостью математических построений возможна только в виде компьютерной
программы. Таким образом, компьютерная модель диагностирования технического
состояния СЭУ должна включать в себя модели для определения частных показателей
технического состояния ТСДВС, ТСРРП, ТСМ, ТСПВ, ТСДВЖ, ТСЭЭУ, ТССС, ТСАК, ТСУК.
Тогда численная оценка технического состояния СЭУ может быть определена с
помощью следующей модели:
с
с
с
с
с
с
с
с
с
ТССЭУ=ТСДВС ТСРРП ТСМ ТСПВ ТСДВЖ ТСЭЭУ ТССС ТСАК ТСУК , (9)
где ТССЭУ — обобщенный количественный показатель технического состояния
СЭУ;
28
— весовые коэффициенты, учитывающие влияние технического
состояния объектов СЭУ на обобщенный показатель. Эти коэффициенты получены по
методике, аналогичной описанной в главе 6.
Ранжирование выполнено с учетом принятой в работе структурной схемы СЭУ с
разбиением на подсистемы.
Обработанные результаты опросов экспертов с ранжированием показателей
технического состояния после их стандартной обработки сведены в табл. 2.
Подставляя в уравнение (9) весовые коэффициенты из табл. 2, получим
количественную модель определения технического состояния СЭУ в следующем виде:
ТССЭУ =
(10)
.
Все уравнения для расчета частных показателей, необходимых для определения
показателей технического состояния объектов СЭУ ТСДВС, ТСРРП, ТСМ, ТСПВ, ТСДВЖ,
ТСЭЭУ, ТССС, ТСАК, ТСУК, сами модели объектов СЭУ («свертки» частных показателей),
модель определения технического состояния СЭУ (10) образовали математическую
модель определения показателя технического состояния СЭУ, реализованную в виде
компьютерной программы для MS Excel. Выбор платформы объясняется тем, что
записанные в MS Excel программные коды на языке Visual Basic вместе с
возможностями самой среды позволяют получить программный продукт, весьма
удобный для проведения численных исследований тем, что позволяет мгновенно
получать результат (значения частных показателей, показателей технического
состояния объектов СЭУ и СЭУ в целом) при изменении значения любого из
параметров, контролируемых СИПОС (то есть составляющих массив исходных
данных) без дополнительного управления программой. Это свойство электронных
таблиц MS Excel позволяет считать разработанную компьютерную модель
калькулятором технического состояния объектов СЭУ и СЭУ в целом (далее —
калькулятор).
Таблица 2 – Ранжированные показатели технического состояния объектов СЭУ
Обобщенный
показатель
технического
состояния СЭУ
ТССЭУ
Показатели
технического
состояния
объектов СЭУ
ТСДВС
ТСРРП
ТСМ
ТСПВ
ТСДВЖ
ТСЭЭУ
ТССС
ТСАК
ТСУК
Отношение
показателей ТС по
уровням
ТСДВС/ТСРРП=1,10
ТСРРП/ТСМ=1,09
ТСМ/ТСПВ=1,00
ТСПВ/ТСДВЖ=1,00
ТСДВЖ/ТСЭЭУ=1,26
ТСЭЭУ/ТССС=1,17
ТССС/ТСАК=1,62
ТСАК/ТСУК=1,00
сi
с1=0,157795
с2=0,143451
с3=0,136606
с4=0,136606
с5=0,136606
с6=0,104449
с7=0,089273
с8=0,055107
с9=0,055107
Выходные формы результатов вычисления ТСДВС и ТССЭУ с помощью калькулятора в
виде электронных таблиц представлены на скриншотах (рисунки 7 и 8).
29
В соответствии с требованиями правил Речного
Регистра негодное техническое состояние любого
объекта СЭУ означает негодное техническое
состояние всей СЭУ. Это позволяет разделить
процедуру определения технического состояния
объектов СЭУ и СЭУ в целом на две независимые
части. Одна часть рассматриваемой процедуры
имеет целью определение состояния «годен –
Рисунок 7 – Пример выходной негоден» с указанием негодного объекта и его
формы результатов расчета
параметров.
Эта
часть
является
важным
ТССЭУ с помощью
инструментом эксперта Речного Регистра при
разработанного калькулятора
освидетельствовании судов, так как позволяет на
несколько порядков сократить время, затрачиваемое на освидетельствование, при
значительном увеличении качества проверок. Для правильного функционирования этой
части процедуры определения технического состояния объектов СЭУ и СЭУ в целом
необходимо установить «браковочные» значения ТС каждого объекта СЭУ, то есть
значения ТС, соответствующие выходу хотя бы одного параметра, контролируемого
СИПОС, за границы диапазона допускаемых значений. «Браковочные» значения
показателей «зашиваются» в компьютерную модель диагностирования СЭУ
(калькулятор является только частью этой
модели), благодаря чему эта модель
устанавливает годное или негодное
техническое состояние соответствующего
объекта СЭУ.
Цель другой части процедуры
определения технического состояния
рассматриваемых объектов состоит в
получении значений показателей ТС
объектов СЭУ для проведения анализа
динамики
изменения
технического
состояния этих объектов во времени и
выявления предпосылок и условий,
следствием
которых
может
быть
потенциальный отказ, что представляет
уже
научный
интерес.
Это
и
компьютерное
моделирование
всевозможных
эксплуатационных
ситуаций, и прогнозирование развития
неисправностей объектов СЭУ во времени
вплоть
до
отказа
в
границах
установленных «браковочных» значений.
Последнее возможно по мере накопления
данных обследований во времени. Более
подробно эти вопросы рассмотрены в
тексте главы.
Для определения «браковочного»
Рисунок 8 – Пример выходной формы
расчета ТСДВС с помощью разработанного значения технического состояния ДВС
использовались
зависимости
и
калькулятора
коэффициенты, приведенные в главе 6.
30
Моделирование с помощью калькулятора проводилось путем последовательного
изменения значений контролируемых параметров на границах диапазона допускаемых
значений, при этом значение одного из параметров принималось на границе указанного
диапазона, а остальные принимались с номинальными (паспортными) годными
значениями. Естественно, в компьютерной программе калькулятора перед
подстановкой в соответствующие формулы главы 6 «браковочное» значение
отношения текущего значения параметра, в нашем случае на границе диапазона
допускаемых значений, к его паспортному значению шкалировалось с использованием
графиков приложения к диссертации, описанных в калькуляторе с помощью одного
или нескольких состыкованных между собой уравнений. Результаты моделирования
ситуаций изменения контролируемых параметров до своих предельных значений для
определения «браковочного» значения технического состояния ДВС сведены в табл. 3.
Границы диапазона допускаемых значений приняты с учетом установленных
производителями ДВС и правилами Речного Регистра норм. В таблицу занесены
наибольшие из рассчитанных «браковочных» значений ЧП и соответствующее им
значение ТСДВС.
Таблица 3 – Результаты моделирования «браковочных» значений технического
состояния ДВС
ЧПЭП
ЗначеЧПРП
ние
ЧПСТ
«браЧПЦПГ
ЧПКВ
коЧПССО
вочЧПСУ
ного»
ЧПТН
ЧПЭК
ЧП
Значение
«браковочного» ТСДВС
Наибольшее
значение
«браковочного» ТСДВС
0,558716
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,578837
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,556959
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,423131
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,466507
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,418357
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,435275
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,418479
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,420811
0,919036
0,935006
0,930588
0,89968
0,910537
0,909565
0,924968
0,921561
0,943673
0,943673
Моделирование показало, что частные показатели, входящие в ТСДВС, имеют
высокую чувствительность к отклонению контролируемых параметров. Например, при
снижении максимального давления цикла pmaxi на 10 % (предельное значение)
шкалированное значение контролируемого параметра снижается до 0,071179, а
значение ЧПРП становится равным 0,578837 (данное значение получено при отклонении
только одного из контролируемых показателей до своего предельного значения). При
этом ТСДВС=0,935006, т. е. произошло его снижение на 7 %. Необходимо учитывать,
что моделирование проведено при отклонении от номинального значения всего лишь
одного из 36 контролируемых параметров, а поскольку многие параметры
взаимосвязаны (например, давление наддува и частота вращения ротора
турбонагнетателя, давление впрыскивания топлива и максимальное давление цикла и
т. п.), то обобщенный показатель технического состояния ТСДВС будет еще более
чувствителен к возникающим отклонениям в работе. Разработанная компьютерная
модель определения технического состояния позволяет осуществлять контроль
протекающих процессов в подсистемах ДВС с целью получения упреждающей
информации о возможном отклонении показателей процессов от заданных значений в
связи с появлением неисправности в какой-либо подсистеме ДВС.
31
В соответствии с алгоритмом моделирования, функционирующем в «Блоке
анализа ТС объектов СЭУ», компьютерная модель диагностирования СЭУ (эта модель
включает в себя и калькулятор) производит сравнение текущего значения ТСДВС с
«браковочным» значением, «зашитым» в модель. При достижении ТСДВС
«браковочного» значения анализируются ЧП и в случае, если любой из текущих ЧП
становится меньше соответствующего «браковочного» значения из табл. 3 или равным
ему, компьютерной моделью устанавливается негодное техническое состояние
соответствующего ДВС и, следовательно, всей СЭУ.
На рисунке 9 представлены функции ТСДВС=f(ЧПЭП, ЧПРП, ЧПСТ, ЧПЦПГ, ЧПКВ,
ЧПССО, ЧПСУ, ЧПТН, ЧПЭК) для «браковочных», паспортных (номинальных) и текущих
значений ЧП.
ТС
ДВС
1,2
ТС
ТСДВС
ДВС = 1
(Номинальное значение)
1
0,8
ТСДВС = 0,789541
ТСДВС
(Текущее значение)
0,6
ТС
ТСДВС
ДВС = 0,479287
(Браковочное значение)
0,4
0,2
0
ЧПЭП ЧПРП
ЧПСТ ЧПЦПГ ЧПКВ ЧПССО ЧПСУ ЧПТН ЧПЭК
Рисунок 9 – Функции ТСДВС=f(ЧПЭП, ЧПРП, ЧПСТ, ЧПЦПГ, ЧПКВ, ЧПССО, ЧПСУ, ЧПТН,
ЧПЭК) для «браковочных», паспортных (номинальных)
и текущих значений ЧП
Полученный обобщенный технический показатель ТСДВС можно использовать
для отслеживания динамики изменения ТСДВС и прогнозирования приближения
предельного технического состояния ДВС, при котором для ДВС устанавливается
негодное техническое состояние. Таким образом, СИПОС может не только
отслеживать годное/негодное техническое состояние ДВС, но и спрогнозировать
техническое состояние (учитывая динамику изменения ТСДВС) на расчетный срок
эксплуатации, например одну навигацию. При достижении всех ЧП «браковочных»
значений ТСДВС=0,479287, т. е. ДВС имеет годное техническое состояние при значении
каждого ЧП выше «браковочного» и ТСДВС > 0,479287.
Значение ТСДВС рассчитывается компьютерной моделью диагностирования для
каждого ДВС, при этом в расчет включаются (учитываются) наиболее «худшие»
значения контролируемых параметров. Так, например, если двигатель имеет 6
цилиндров, то в расчет ТСДВС попадут наиболее низкие шкалированные значения
контролируемых параметров, полученные для любого из 6-ти цилиндров.
В главе приведено описание процедур определения «браковочных» значений
технического состояния всех выделенных объектов СЭУ, а также СЭУ в целом, что
иллюстрирует рисунок 10.
32
ТС1,1
СЭУ
1
0,9
0,8
0,7
ТССЭУ
ТССЭУ =1
(Номинальное значение)
0,6
ТССЭУ
=0,883012
ТС
СЭУ
0,5
(Текущее значение)
0,4
ТССЭУ
=0,723453
ТС
СЭУ
0,3
(Браковочное значение)
ТС
ДВС
ТСДВС
ТС
РРП
ТСРРП
ТС
М
ТСМ
ТС
ПВ
ТСПВ
ТС
ДВЖ
ТСДВЖ
ТС
ЭЭУ
ТСЭЭУ
ТС
СС
ТССС
ТС
АК
ТСАК
ТСТСУК
УК
Рисунок 10 – Функции ТССЭУ =f(ТСДВС, ТСРРП, ТСМ, ТСПВ, ТСДВЖ, ТСЭЭУ, ТССС, ТСАК,
ТСУК) для «браковочных», паспортных (номинальных) и текущих значений объектов
СЭУ
Основываясь на результатах проведенных исследований, в диссертации разработан
алгоритм функционирования компьютерной модели диагностирования технического
состояния объектов СЭУ. Укороченная блок-схема алгоритма представлена на
рисунке 11. Наполнение блока анализа текущего технического состояния объектов
СЭУ, являющегося составной частью представленной блок-схемы (рисунок 11),
подробно описано в главе. При функционировании данного блока производится
сравнение рассчитанных с помощью калькулятора значений ТС объектов СЭУ с
«браковочными» и определяется состояние «годен – негоден» с указанием негодного
объекта и его параметров. Целью функционирования блока прогнозирования
технического состояния объектов СЭУ является определение времени до достижения
ТС i-го объекта СЭУ «браковочного» значения, т. е. прогнозирование
продолжительности периода «годного» состояния. В главе представлена блок-схема и
описание разработанного метода и алгоритма прогнозирования технического состояния
объектов СЭУ, с помощью которого рассчитывается спрогнозированное время до
достижения ТС каждого объекта СЭУ «браковочного» значения.
При невыполнении условия TCi_n > ТСi_брак (TCi_n — значение технического
состояния i-го объекта СЭУ при текущем измерении, ТСi_брак — значение
«браковочного» ТС i-го объекта) на монитор пульта управления выводится
информация о достижении ТСi «браковочного» значения, сопровождаемая звуковым и
световым сигналом АПС, и активируется подпрограмма анализа скорости изменения
частных показателей i-го объекта СЭУ. Отметим, что анализ скорости изменения
частных показателей является важным элементом процедуры прогнозирования,
поскольку позволяет, во-первых, настроить модель прогнозирования или, при более
развитом алгоритме, выбрать модель прогнозирования из заранее предусмотренного
набора (экспоненциальное сглаживание, регрессионное оценивание, цепи Маркова,
33
передаточные функции и т. д.), а во-вторых, оценить, по какому из ЧП возможен отказ
в границах установленных «браковочных» значений.
Начало
Опрос датчиков и получение значений
контролируемых параметров i-го объекта СЭУ
Блок шкалирования и группировки
диагностических параметров i-го объекта СЭУ
Блок формирования частных показателей
технического состояния i-го объекта СЭУ
Блок анализа текущего
технического состояния
объектов СЭУ
Калькулятор технического
состояния i-го объекта СЭУ
Определение технического состояния
i-ого объекта СЭУ (годное/негодное)
Расшифровка причины негодного
технического состояния i-го
объекта СЭУ
Блок прогнозирования
технического состояния
объектов СЭУ
Блок расчета и анализа скорости
изменения технического
состояния i-го объекта СЭУ
Блок прогнозирования технического
состояния i-го объекта СЭУ
Конец
Рисунок 11 – Блок-схема алгоритма функционирования компьютерной модели
диагностирования технического состояния объектов СЭУ
В разработанном алгоритме заложена функция селекции, позволяющая из всех
рассчитанных tЧП ji _ брак определить наименьшее значение времени tЧП _ брак _ min , которое и
будет являться расчетным временем, по истечению которого возможен отказ i-го
объекта СЭУ в границах установленных «браковочных» значений для ЧП.
Полученное tЧП ji _ брак _ min
позволит экипажу/судовладельцу определять
оптимальные сроки технического обслуживания и ремонта объектов СЭУ.
Безусловно, что логическим продолжением алгоритма функционирования
компьютерной модели диагностирования технического состояния объектов СЭУ будет
ji
34
формирование базы данных об объекте в ЭФС (см. главу 5), на основе которой
появится возможность проводить сравнительный анализ изменения ТС объекта на
разных этапах его жизненного цикла, например, при изготовлении, во время
эксплуатации, до и после капитального ремонта. Такой анализ позволит оценивать
качество изготовления объекта, качество проводимых технических обслуживаний и
ремонтов. Наиболее важной практической функцией такого анализа является
возможность с высокой точностью предотвращать возможные негативные последствия
отклонения контролируемых параметров на ранней стадии развития неисправностей
объекта СЭУ, что повысит техническую безопасность плавания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе получены следующие основные результаты:
1. Разработана методология единого целеориентированного управления СЭУ,
позволяющего в зависимости от внешних условий эксплуатации судна изменять
настройки (алгоритмы) управления объектов СЭУ, подстраивая их под конкретные
условия в соответствии с установленными критериями.
2. Разработаны модели и сценарии единого целеориентированного управления
СЭУ.
3. Определены понятия и разработаны методы определения энергетической и
экологической эффективности судов, позиционируемых в качестве целевых функций
соответствующих сценариев управления.
4. Создана концепция единого цифрового решения целеориентированной
системы управления СЭУ, позволяющая реализовывать сценарии управления.
5. Разработаны протоколы управления объектами СЭУ для реализации сценариев
управления.
6. Предложены
принципы
взаимодействия
судоводителя
и
единой
целеориентированной системы управления СЭУ.
7. Разработан алгоритм управления комплексной системой утилизации теплоты,
позволяющий повысить экономическую эффективность и интегрировать КСУТ в
единую автоматизированную систему управления СЭУ.
8. Обоснованы основные характеристики интеллектуальной системы управления
классификацией и освидетельствованием судов.
9. Обоснованы принципы взаимодействия единой целеориентированной системы
управления СЭУ и интеллектуальной системы управления классификационной
деятельностью.
10. Разработаны основные черты системы инновационной поддержки
освидетельствований судов в эксплуатации, осуществляемых Речным Регистром.
11. Разработан электронный формуляр судна.
12. Разработана математическая модель диагностирования технического
состояния СЭУ на основе цифровых показателей технического состояния объектов
СЭУ.
13. Создан метод определения «браковочных» показателей технического
состояния объектов СЭУ и разработан алгоритм прогнозирования их технического
состояния.
14. Разработаны классы годного технического состояния СЭУ судов в
эксплуатации.
Таким образом, итогом выполненных исследований является созданная
методология единого целеориентированного управления СЭУ, ориентированная также
35
на выполнение на инновационном уровне функций определения технического
состояния при освидетельствовании Речным Регистром объектов СЭУ судов
внутреннего и смешанного (река-море) плавания.
Часть выполненных исследований нашла практическое применение, на их основе
создан калькулятор энергетической и экологической эффективности, используемый с
2012 г. в работе Речного Регистра и проектных организаций отрасли, разработан
калькулятор технического состояния СЭУ. Защищаемые алгоритмы управления нашли
применение на судах речного флота.
Использование методологии разработки единой системы автоматизированного
управления объектами СЭУ, компьютерной модели диагностирования технического
состояния и интеллектуальной системы управления классификационной деятельностью
позволит вывести техническую безопасность плавания судов на новый более высокий
по сравнению с существующим уровень.
Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих
публикациях:
Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК
1. Соловьёв, А. В. О необходимости применения органом классификации судов
современных информационных технологий / Е. Н. Гибулин, А. В. Соловьёв. // Речной
Транспорт (XXI век), 2016. – № 1(77) – С. 57—58.
2. Соловьёв, А. В. Управление утилизаторами выпускных газов судовых дизелей
на основе матричной математической модели / А. В. Соловьёв // Вестник Волжской
государственной академии водного транспорта, 2016. – № 49 – С. 259—265.
3. Соловьёв, А. В. Методика оценки экологической эффективности судов
внутреннего плавания / А. В. Соловьёв // Вестник государственного университета
морского и речного транспорта имени адмирала С. О. Макарова, 2017. – Т 9. – № 2 –
С. 306—322.
4. Соловьёв, А. В. Энергетическая эффективность судов / А. В. Соловьёв,
П. И. Бажан, И. В. Голубев // Вестник Волжской государственной академии водного
транспорта, 2017. – № 50 – С. 260—267.
5. Соловьёв, А. В. Концепция единого целеориентированного управления
судовой энергетической установкой / А. В. Соловьёв // Вестник государственного
университета морского и речного транспорта имени адмирала С. О. Макарова, 2017. –
Т 9. – № 5 – С. 1027—1039.
6. Соловьёв, А. В. Интеллектуальная система управления классификационной
деятельностью на водном транспорте / А. В. Соловьёв // Речной Транспорт (XXI век),
2017. – № 4(84) – С. 40—42.
7. Соловьёв, А. В. Принципы взаимодействия судоводителя с единой
целеориентированной системой управления судовой энергетической установкой /
А. В. Соловьёв // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта,
2017. – № 53 – С. 42—47.
8. Соловьёв, А. В. Анализ принципов функционирования международных
реестров судов / К. С. Столповицкий, В. И. Минеев, С. Г. Митрошин, А. В. Соловьёв //
Речной Транспорт (XXI век), 2015. – № 2(73) – С. 16—21.
9. Соловьёв, А. В. Системы мониторинга судовых дизелей в эксплуатации /
А. В. Соловьёв // Вестник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология, 2018 – № 1 –
С. 87—92.
36
10. Соловьёв, А. В. Предпосылки к созданию единого целеориентированного
управления судовой энергетической установкой / А. В. Соловьёв // Труды НГТУ
им. Р. Е. Алексеева. – Н. Новгород, 2018. № 1 (120). – С.59—64.
11. Соловьёв, А. В. Принципы формирования компьютерной модели
диагностирования технического состояния судовой энергетической установки /
А. В. Соловьёв // Вестник государственного университета морского и речного
транспорта имени адмирала С. О. Макарова, 2018. – № 1 (47) – Т10. – C.238—251.
12. Соловьёв, А. В. Диагностирование и прогнозирование технического
состояния объектов судовой энергетической установки / А. В. Соловьёв // Вестник
Волжской государственной академии водного транспорта, 2018. – № 54 – С. 157—176.
Работы, опубликованные в изданиях, индексируемых в Scopus
13. Соловьёв, А. В. Методика составления матричной модели речного судна для
использования в задачах позиционирования / А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова //
Известия Российской академии наук. Теория и системы управления, 2003. – № 5 –
С.171—174.
Работы, опубликованные в других изданиях
14. Соловьёв, А. В. Использование частотных характеристик для анализа
неисправностей следящей системы / А. В. Соловьёв // Тез. докладов нучно-техн. конф.
по проблемам транспорта. – Н. Новгород, 1999. – С. 47.
15. Соловьёв, А.В. Способ управления электроприводом, использующий его
«матричную» математическую модель / А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова //
Идентификация систем и задачи управления. Труды международной конференции
SICPRO’2000. – Москва: ИПУ РАН, 2000. – С. 1150—1154.
16. Соловьёв, А. В. Анализ свойств системы автоматического управления по её
частотным характеристикам / А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова // Труды ВГАВТ. –
Н. Новгород – 2000. – вып. 292. – Ч. 6. – С. 106—103.
17. Соловьёв, А. В. Алгоритм управления электроприводом / А. В. Соловьёв //
Нелинейное моделирование и управление: Материалы международного семинара. –
Самара, 2000. – С. 113—114.
18. Соловьёв, А. В. Экспериментальная модель динамики привода /
А. В. Соловьёв // Информационные технологии в науке, проектировании и
производстве. Тез. докладов второй Всероссийской научно-технической конф. –
Н. Новгород, 2000. – Ч. 4. – С. 17.
19. Соловьёв, А. В. Использование информационной матрицы для организации
следящего режима работы привода руля / А. В. Соловьёв // Информационные
технологии в науке, проектировании и производстве. Материалы четвертой
Всероссийской научно-технической конф. – Н. Новгород, 2002. – Ч. 2. – С. 18—20.
20. Соловьёв, А. В. Способ обнаружения неисправностей привода руля /
А. В. Соловьёв // Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве.
Материалы четвертой Всероссийской научно-технической конф.– Н. Новгород, 2002. –
Ч. 2. – С. 20.
21. Соловьёв, А. В. Алгоритм высокоточного позиционирования привода руля
направления / А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова // Вестник Волжской государственной
академии водного транспорта. Межвузовская серия «Моделирование и оптимизация
сложных систем». – Вып. 1. – Н. Новгород: Изд-во ВГАВТ, 2002. – С. 30—37.
22. Ищенко, А. С. Формирование матрицы состояния для управляемых объектов /
А. С. Ищенко, А. В. Соловьёв // Материалы научно-практической конференции
«Проблемы повышения эффективности функционирования и развития транспорта
Поволжья». Ч.1. –Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2003. – С. 110—111.
37
23. Соловьёв, А. В. Обоснование новой системы управления судовыми
техническими объектами / А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова // Материалы научнометодической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и
специалистов «Транспорт – XXI ВЕК». – Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ»,
2007. – С. 94—96.
24. Соловьёв, А. В. Современные рекомендации ИМО, предъявляемые к
системам автоматизации судов / А. В. Соловьёв // 12-й Международный научнопромышленный форум «Великие реки’2010» труды конгресса. – Н. Новгород:
ННГАСУ, 2011. – Т.2 – С. 135—137.
25. Чиркова, М. М. Исследование динамики речных водоизмещающих судов,
судовых механизмов и обоснование способов управления их состоянием (отчет) /
М. М. Чиркова, А. В. Соловьёв, А. С. Плехов // ФГНУ «ЦИТиС» Рег. № 0220.1 057819.
– 2010. – 52 с.
26. Соловьёв, А. В. Современные требования к объему автоматизации судов
внутреннего плавания / А. В. Соловьёв // Труды 13-го международного научнопромышленного форума «Великие реки – 2011». Материалы научно-методической
конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов, специалистов и
студентов «Проблемы использования и инновационного развития внутренних водных
путей в бассейнах великих рек». – Т. 1. – Н. Новгород: Изд-во ФБОУ ВПО «ВГАВТ». –
2012. – С. 62—64.
27. Соловьёв, А. В. Обзор автоматизированных судовых электроэнергетических
комплексов / А. В. Соловьёв // Труды 14-го международного научно-промышленного
форума «Великие реки - 2012». Материалы научно-методической конференции
профессорско-преподавательского состава, аспирантов, специалистов и студентов
«Проблемы использования и инновационного развития внутренних водных путей в
бассейнах великих рек». – Т.1 – Н. Новгород: ФБОУ ВПО «ВГАВТ». – 2012. – С. 94—
98.
28. Гора, Г. А. Организация архитектуры судовой локальной информационноуправляющей сети / Г. А. Гора, Е. Н. Поселенов, А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова //
«Управление движением корабля и специальных подводных аппаратов». XXXVIII
Всероссийская конференция. 24-30 июня 2012 г. Пос. Новомихайловский,
Краснодарский край. – Труды. – М.: ИПУ РАН, 2012. – С. 59—61.
29. Гора, Г. А. К вопросу расширения возможностей судовой локальной сети /
Г. А. Гора, Е. Н. Поселенов, А. В. Соловьёв // Будущее технической науки: сборник
материалов XII Международной молодежной научно-технической конференции; НГТУ
им. Р. Е. Алексеева. – Н. Новгород, 2013. – С. 20—21.
30. Гора, Г. А. О некоторых задачах, решаемых судовой локальной
вычислительной сетью / Г. А. Гора, Е. Н. Поселенов, А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова //
Материалы XIX Международной научно-технической конференции «Информационные
системы и технологии» ИСТ–2013. – Н. Новгород: НГТУ. – 2013. – С. 127.
31. Chirkova, M. M. The ship system of condition monitoring / Dr.Sci.
M. M. Chirkova, A. A. Mishin, A. V. Soloviev // Materials of the VI international scientificpractical conference «Information Control Systems and technologies» 20 th – 22th September,
2017. – P. 82—84.
32. Кочергин, И. И. Применение информационных технологий в жизненном
цикле судна / И. И. Кочергин, Е. Н. Поселенов, А. В. Соловьёв // Труды 18-го
международного научно-промышленного форума «Великие реки – 2016». – Изд-во
ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2016. – Вып. 5. – Режим доступа: http://вф-река-море.рф /
(0,25 печ. л.).
38
33. Мишин, А. А. Система контроля состояния судового оборудования и
обслуживающего персонала / А. А. Мишин, А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова // Труды 19го международного научно-промышленного форума «Великие реки – 2017». – Изд-во
ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2017. – Вып. 6. - Режим доступа: http://вф-река-море.рф /
(0,2 печ. л.).
34. Соловьёв, А. В. Единое целеориентированное управление СЭУ как элемент
инновационной системы классификации судов / А. В. Соловьёв //Материалы XXIV
Международной научно-технической конференции «Информационные системы и
технологии» ИСТ–2018. – Н. Новгород: НГТУ. – 2018. – С.842—846.
35. Соловьёв, А. В. О возможности использования матрицы для управления
позиционированием судового рулевого привода / А. В. Соловьёв, А. С. Ищенко,
М. М. Чиркова // XXIV Сборник трудов Межведомственного совета по управлению
движением судов и специальных аппаратов. XXIX Всероссийская конференция по
управлению движением судов и специальных аппаратов. ИПУ РАН, 2002. – С.153.
36. Соловьёв, А. В. Матричная модель привода для задач высокоточного
позиционирования руля направления / А. В. Соловьёв, М. М. Чиркова // Сборник
тез. докладов VII международного семинара «Устойчивость и колебание нелинейных
систем». ИПУ РАН, Москва, 2002. – С.165—167.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа