авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования мурманский государственный технический университет на кафедре су

-- [ Страница 2 ] --

С формальной точки зрения этапы планирования управления и реализации заданной траектории состояния судовой ключевой операции можно связать, если для этой цели использовать существующее представление о возможности расширения экстремальных задач. В свою очередь, идея расширения экстремальной задачи, позволяет оценить изоморфность плановой и реальной траекторий судовой ключевой операции в том случае, когда выполняются два условия:

D1D2;

(6)

R 2() R 1(z), zD1,

где D1, D2 – множества, на которых выполняется и планируется судовая ключевая операция; R 2(), R 1(z) – целевые функции соответственно.

Дальнейшее исследование состояний изоморфной системы, отвечающей условиям (6), выполненное в рамках лагранжевого подхода, позволило задачу текущего управления состоянием ключевой операции рассматривать как расширение задачи планирования, причем такое расширение,
в котором при заданных значениях лагранжевых параметров порождается класс эквивалентности траекторий X0(t) и X(t) с признаком равенства их целевых функций.

Однако на практике добиться строгого соотношения изомофности и эквивалентности между плановой траекторией X0(t) и ее реализацией X(t), ориентируясь только на подбор соответствующих значений множителей Лагранжа, достаточно сложно. Поэтому имеет смысл найти такую количественную (информационную) оценку отличий траекторий, которая позволила бы не только определить допустимые границы класса эквивалентности, но и ограничить эти границы сверху.

Пусть реальной выходной переменной судовой ключевой операции x соответствует выходная переменная x* ее плановой траектории, а реальному распределению вероятностей P = {p(xi)} значений величины x соответствует плановое (гипотетическое) распределение вида Q = {q (xi)},
заданное при планировании. Тогда в рамках принятых обозначений информационное отличие фиксируемой траектории ключевой операции
от плановой траектории можно найти в количестве равном

D = N (x | x*) – H (x),

где N (x | x*) = – p(xi)log q (xi); H(x) = – p(xi)log p (xi).

Тогда информационное различие между плановой траекторией навигационного процесса и его реализацией может быть определено так:

D = x() log [x() / x*()]d / x()d. (7)

T T

Полученный результат (7) показывает, что общность по качеству между плановой траекторией и ее реализацией не исключает наличия дополнительных рисков при реализации последней траектории. Задача минимизации дополнительных рисков формулируется следующим образом. Требуется определить множество Qu содержащееся в U(t) допустимых воздействий u, выбранных с помощью механизма (4) или (5) так, чтобы при любом u из Qu априорные нормы для границ класса эквивалентности не нарушались. В то же время, если u не принадлежит Qu, то существует такое ненормируемое воздействие v из V(t), при котором границы класса эквивалентности оказываются нарушенными состоянием ключевой операции x(t) хотя бы при одном t из [t0 t1].

Если задаться некоторым параметром g, который характеризует степень возможного отклонения траектории судовой ключевой операции от множества Qk(t) в момент s, то система неравенств, записанная следующим образом:

gi 0, i = 1, 2, …, r,

ck(s)[y(s) + Yk(s)g] + dk(s) 0, k = 1, 2,..., m, (8)

определяет множество параметров g, при которых траектория безопасной судовой ключевой операции x(t) принадлежит множеству Qх(t) в момент s при любых нормированных воздействиях, которые удовлетворяют условию u(t)Qu(g) при jA0 и соответственно выполнения условия выбора (4) или (5).

Выполнение условия (8) целесообразно связать с полнотой описания безопасной ключевой операции. Так, если x(t)Qх(t) при u(t)Qu(g)
и v(t)V(t), то описание спланированной безопасной судовой ключевой операции обладает позитивной полнотой. В тех же случаях, когда ненормированные возмущения v(t) выводят состояние x(t) за пределы множества Qх (t) при jA0 и u(t)Qu (g), описанию класса моделей безопасной судовой ключевой операции следует приписать свойство негативной полноты.

Далее исследуется надежность систем планирования по оценкам степени их полноты. Общим для систем планирования является модель судовой операции, заданная с помощью структуры вида

Y0 = (V, U, X, F), (9)

где F(V U X) – оператор производственного процесса (судовой ключевой операции), состояние которого определяет пара (v, u).

Кроме того, в дополнение к (9) зададимся тем, что нормированные воздействия u(t)Qu(g), выбранные с условием jA0, учитываются при планировании производственного процесса, тогда как ненормированные воздействия v(t) V(t), отвечающие условию jA0, остаются неизвестными.

Структура (9) и введенные выше допущения позволяют выполнить сравнение двух систем планирования. Для построения первой системы планирования, примем, что распределение P(v)(v) – это все, что известно о значениях v при реализации механизма выбора u(t)Qu(g). При этом модель ключевой операции Y0 свяжем с ограниченной снизу числовой функцией L(V U R) – функцией потерь, которая позволяет оценить надежность планирования ключевой операции Y0 в рамках структуры вида

= (Y0, L, P(v)) = (Y, P(v)),

характеризуемой величиной среднего риска

<R> = L(v, u)P(v).

vV

Система уточненного планирования Г0 отличается от системы Г тем, что Г0 предусматривает просмотр списка апостериорных рисков
w = f(v, z, u) и по этому списку уточняется область нормированных возмущений uQu(g).

Для сравнения систем планирования достаточно лишь обратить внимание на то, что изменилось в системе планирования Г после учета прошлых рисков и превращения ее в систему Г0. По сути, изменению подверглось лишь распределение вероятностей P(v), а это дает возможность привлечь в качестве характеристики надежности систем Г и Г0 показатели позитивной полноты ().

При такой интерпретации величины () всегда будет иметь место отношение

() (, w),

которое показывает, что привлечение прошлого негативного опыта (учет прошлых рисков w) уменьшает неопределенность планирования и влияние текущих рисков в процессе реализации плановой модели судовой ключевой операции.

В третьей главе рассматриваются принципы формирования гарантированного планирования навигационного маршрута, при которых возможна реализация принципа "экономии сознания" судоводителя при выполнении им обязанностей по поддержанию заданного уровня безопасности навигации.

Планирование навигационного перехода, являясь этапом планирования любой безопасной судовой ключевой операции, имеет ряд особенностей, связанных с тем, что изменения состояния безопасности навигации определяются взаимодействием достаточно сложного комплекса явлений. Эти явления, во-первых, характеризуются многообразием параметров состояния и насыщенностью их взаимосвязей, во-вторых, большим числом сбоев и отказов, возникающих как в технических средствах, так и за счет ошибок судового персонала, в частности, вахтенного помощника капитана.

При определении принципов планирования безопасного навигационного маршрута в этой главе дано более точное описание свойства "безопасная реализация ключевой операции", для чего были привлечены два принципиальных понятия: множественность и иерархичность признаков.

Расширив представление о принципах планирования навигационного перехода Q и введя показатель качества, с которым иерархический индикатор "интегрирует" исходную навигационную информацию, получили условие, при котором эта операция является квазибезопасной. При формировании этого условия использовалось представление об эргодичности навигационного процесса в смысле Боголюбова.

Кроме того, был выполнен вероятностный анализ смены режимов процесса. В результате этого анализа было установлено, что любая эргодическая операция Q1, обладающая универсальным признаком "безопасная навигация", отвечает условию вида

q (Qq ) > 0, (10)

где – сфероид навигационной безопасности для безопасной эргодической навигационной операции Q1.

В то же время условие

q (Qq ) > 0

определяет, что универсального признака в ключевой операции не существует и такая операция Q2 отягощена существенными рисками, способными создавать предпосылки к развитию аварийных навигационных ситуаций.

Характерной чертой модели сфероида навигационной безопасности (10) является свойство, при котором в этом сфероиде определены только направленные переходы из режима безопасного плавания в режим опасного плавания. Такой акцент в исследованиях обусловлен тем, что:

– можно получить условия, при которых минимизируется число сообщений об изменениях состояния безопасности навигации, подаваемых техническими средствами судовождения (например, спутниковой навигационной аппаратурой);

– можно использовать для оценки таких изменений текущую вероятностную оценку, которая зависит от параметров сфероида безопасности (полосы положения, заданной в программном обеспечении СНА).

Модель сфероида навигационной безопасности с рекомендуемой функцией поглощающей поверхности позволила разработать "энергетическую модель" принципа "экономии сознания" судоводителя. В рамках такой модели судоводителю при несении вахты и контроле состояния безопасности навигации предлагается осуществлять оптимальную стохастическую стабилизацию своей деятельности и соответственно минимизировать свои энергетические затраты. Однако контроль состояния безопасности навигации невозможен без знания приемов рационального получения навигационной информации. Действительно, если процедура контроля безопасности навигации выполняется программным обеспечением СНА, то она должна обязательно включать в себя, во-первых, наблюдения за целостностью системы спутниковой навигации и, во-вторых, сбор необходимой информации, определяющей содержание корректирующих действий
по поддержанию заданного уровня безопасности навигации.

Количество дезинформации, которое может поступать судоводителю в виде сообщений от технических средств, будет минимальным, если навигационный план перехода будет определен границами сфероида безопасности навигации, а его реализация осуществляется судоводителем в рамках принципа "экономии сознания".

Для оценки количества дезинформации по аналогии с неопределен-ностью Бонгарда введена условная интегральная характеристика изменчивости состояния реализуемого навигационного перехода относительно изменчивости состояния планового маршрута плавания. При этом количество дезинформации, которую будет вносить план маршрута плавания судна при его реализации, можно записать так:

D = {y()log[y() / *y()t]d / (y() d)}, (11)

T T

где y() – интенсивность изменения состояния y() навигационного перехода; *y() – интенсивность изменения состояния плана навигационного перехода.

Таким образом, если план навигационного перехода составлен так, что он локализован сфероидом безопасности, а его реализация осуществляется при поведении судоводителя, отвечающем принципу "экономии сознания", то минимальное количество дезинформации можно получить лишь при минимизации функционала (11). Минимизация функционала (11) в общем случае возможна только за счет повышения полноты планирования.

В четвертой главе процесс решения навигационной задачи рассматривается как последовательность действий, которая включает в себя: планирование этой задачи, ее практическую реализацию, контроль хода реализации и, наконец, выполнение, в случае необходимости, корректирующих действий, позволяющих согласовать предварительную прокладку с ее исполнительным вариантом. С практической точки зрения указанную
последовательность действий можно рассматривать как две разнесенные во времени процедуры.

Первой процедурой является планирование маршрута перехода. При ее осуществлении необходимо в рамках принятых условий безопасности навигации составить программу плавания судна и получить предварительные гарантии достижения экономически значимых целей.

Вторая процедура связана непосредственно с реализацией производственных целей и состоит из плавания судна по составленной и безопасной в навигационном смысле траектории, контроля плавания для соблюдения запланированных условий безопасности навигации.

При планировании маршрута перехода судна, отвечающего условиям навигационной безопасности, следует учитывать множество Xmax факторов, влияющих на безопасность навигации. Различные подмножества факторов X из множества Xmax выбираются судоводителем для реализации планирования, причем планирование состоит в выделении из X части факторов
Y0, образующих некоторое замкнутое подмножество. В свою очередь, именно замкнутое подмножество Y0 дает определенные гарантии того, что составленный маршрут перехода судна будет выполняться только в рамках принятых при планировании условий безопасности навигации.

Для характеристики полноты планирования навигационного маршрута плавания для практического использования предложен показатель, дающий возможность численно оценить достоверность прогнозирования безопасности навигации на планируемом маршруте перехода судна. Кроме того, этот показатель способен характеризовать такое важное навигационное понятие, как навигационный риск.

Если после выбора факторов, обеспечивающих безопасность навигации, и составления маршрута перехода судна на множестве факторов G осталось некоторое множество E, которое по каким-либо причинам функцией выбора не было отнесено к множеству Y0, то при контроле реализации маршрута такой промах неизбежно дает навигационный риск R для любого множества (G–E).

Однако даже самый детальный выбор факторов, определяющих безопасность навигации, и самая совершенная функция выбора не способны обеспечить полноту планирования маршрута перехода судна и свести все потенциальные риски к нулю, поскольку следует признать, что навигационные риски существуют как объективная реальность.

Учет возможной вариации точности обсервованного места судна, обусловленной дестабилизирующими факторами, происходящими в элементах спутниковых навигационных систем, необходим при планировании
состояния безопасной навигации, причем дестабилизирующие факторы
в этих элементах будут являться главной движущей силой, которая превращает обсервационную точность непрерывного счисления пути судна
в случайный процесс (t).

Если в случайном процессе (t) скрыто систематическое смещение
в сторону опасности, навигационный риск существенно возрастает. Стремление повысить безопасность навигации только за счет привлечения высокоточных обсерваций навигационной спутниковой системы не упрощает процесс планирования, а скорее усложняет его.

При планировании безопасности навигации с использованием обсервационного счисления пути судна необходима достоверная информация
о вариациях точности этого счисления. Гипотеза о том, что характер монотонности случайного процесса (t) равновероятен, тнаделяет дестабилизирующие действия в элементах спутниковой системы навигации квазитранзитивным состоянием. Такое состояние не зависит от вида и характера монотонности случайного процесса (t) и подлежит обязательному учету при планировании маршрута перехода судна, что способно уменьшить число сообщений о нарушениях в установленном режиме навигационного плавания.

При известном процессе безопасного плавания судна Q и заданных правилах S, по которым должен развиваться этот процесс, окончательный этап планирования маршрута перехода в рамках задачи синтеза следует рассматривать как подбор из множества P элементов маршрута (поворотных точек) и их связей (промежуточных курсов). Выделенные элементы
и их связи должны обеспечить реализацию процесса Q с соблюдением всех принятых правил S. Поставим во взаимнооднозначное соответствие поворотным точкам маршрута вершины графа, а промежуточным курсам – его ребра. Тогда полученный граф будет обладать древовидной топологией, поскольку конечная точка маршрута для любого варианта планирования может рассматриваться как полюс-вершина этого графа.

В отличие от процедуры планирования с древовидной топологией процесс реализации маршрута перехода обладает циклической топологией, которая последовательно фиксирует три действия судоводителя – выполнение плановых управлений, контроль хода реализации маршрута перехода и его соответствие принятым условиям безопасности навигации, а также применение корректирующих управлений.

Достоверность контроля безопасности навигации зависит не только
от вариации точности обсервационного счисления, но и от особенностей программного обеспечения судовой навигационной аппаратуры, причем технические особенности программного обеспечения СНА, в частности, особенности реализации решающих правил должны быть известны судоводителю и учитываться им при планировании маршрута плавания судна.

Кроме того, процедура планирования маршрута перехода должна включать в себя мероприятия, повышающие достоверность контроля безопасности навигации и исключающие как необнаружения выходов судна
за пределы полосы положения, так и ложные сигналы о таких выходах.

Общие выводы и заключение

Выполненные исследования, направленные на повышение эффективности управления состоянием безопасной эксплуатации судов компании, позволили сделать следующие выводы:

1. Составленная модель социотехнической системы управления состоянием безопасной эксплуатации судов компании, основанная на допущении о циклическом преобразовании производственной информации
в силовые управляющие действия, позволяет сформулировать рекомендации по минимизации информационной загрузки судоводителя с одновременной минимизацией количества навигационных рисков.

2. Минимизацию информационной загрузки судоводителя целесообразно моделировать в описании системы управления состоянием безопасности навигации с помощью физико-математического принципа "экономии сознания" судоводителя, основанного на теории функций выбора, а процесс выбора альтернатив, основанный на обработке информации от мультимедийной системы "Ходовой мостик", связывать с формированием алгоритма универсального выбора, вводящего на множестве свойств альтернатив общий квазипорядок.

3. Предложенные в работе критерии изоморфности и эквивалентности позволяют оценить информационную близость реальной траектории судовой ключевой операции и ее планового аналога, а также идентифицировать причины, по которым плановая траектория способна генерировать дополнительные производственные риски.

4. Составленная модель гарантированного планирования безопасного навигационного перехода судна, которая основана на сложном признаке "безопасная реализация ключевой операции" с привлечением двух фундаментальных понятий – "множественность" и "иерархичность", позволила разработать процедуру нормирования внешних факторов среды и оценить надежность систем планирования судовых ключевых операций по принципу позитивной и негативной полноты.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.