Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное развитие и дифференциация производства в мировой экономической системе, расширение связей между отдаленными регионами в настоящее время привели к резкому возрастанию роли морского и речного транспорта в мировой системе коммуникаций. Используемые на судах технологии по обработке и сохранению грузов, а также насыщенности флота энергетическим оборудованием, приводят к необходимости автоматизации технологических операций, связанных с эксплуатацией судна в целом. К основным судовым технологическим процессам следует отнести операции контроля, диагностирования и управления судовыми техническими средствами. Эти функции из-за своей сложности не могут эффективно выполняться только с помощью локальных микропроцессорных устройств, хотя они, безусловно, необходимы. Для этих целей требуется автоматизированная система управления (АСУ), которая охватывала бы все процессы на судах, превышащие определенный уровень сложности. Это подтверждается активным развитием в России и особенно за рубежом теоретических основ и технических средств, называемых АСУ "Судно". Роль подобного АСУ особенно возрастает при функционировании такого сложного автономного объекта, каким является современное судно. В связи с этим можно утверждать, что, чем больше задач будет решать АСУ автономным объектом в алгоритмическом плане без увеличения сложности её технических средств, тем выше будет эффективность всей системы.
Современный подход предполагает организацию в АСУ "Судно" нескольких подсистем, целью которых является КОНТРОЛЬ состояния и управление различным судовым оборудованием - главным двигателем, вспомогательными механизмами и другими системами, включая подсистемы административного и хозяйственного управления. Каждая подсистема представляет собой свою "нишу" в общей системе контроля и уп- .
- z -
равления, имеет свой класс решаемых задач, свое алгоритмическої программное обеспечение. А при этом технические средства (особі но это касается вычислительных средств) могут быть общими для і кольких "шип", т.е. здесь можно использовать локальные вычисли: ные сети.
Безусловно одной из важнейших задач большинства подсистем ляются задачи технической диагностики, когда необходимо оцеяивг техническое состояние - работоспособность судовых механизмов и прогнозировать изменение этого состояния на определенный интері времени вперед. Иными словами, весьма важным является упреждаюп оценка технического состояния контролируемых судовых устройств разработка автоматизированных систем контроля, диагностирования управления в рамках каждой подсистемы судовой АСУ.
Таким образом, целью исследований диссертационной работы я ется разработка математического и алгоритмического обеспечения стемы упреждающего контроля судовой энергетической установки (і вного дизеля) судна в процессе её функционирования.
В соответствии с поставленной целью исследования в работе шаются следующие основине задачи:'
формирование математических процедур и алгоритмизация ве роятяосгного анализа информационной базы данных и получение кол чественных упреадащих оценок показателей работоспособности суд вых энергетических установок;
обоснование структуры автоматизированной системы упрезда щего контроля, позволяющей осуществить блиннее и дальнее прогно рование с необходимой точностью;
разработка математического обеспечения автоматизировашю системы упреадаюдего контроля, включающего в себя библиотеку ма тематических моделей различного порядка и класса;
создание информационной технологии комплексного применен
- з -математических моделей для ближнего и дальнего прогнозирования с повышенной точностью;
исследование влияния объема исходных данных контроля и типа магематических моделей на точность прогнозирования;
разработка алгоритмов оценивания точности и достоверности прогноза и способов их повышения.
Предмет исследования диссертации составляют математические основы и алгоритмы автоматизированного упреждающего контроля технического состояния главного судового двигателя.
Методы исследования. Методологической основой и общей теоретической базой диссертационного исследования служат принципы вероятностно-стохастического подхода к анализу и прогнозированию технического состояния судовых энергетических установок. Используются методы корреляционного и регрессивного анализа, теории случайных процессов, теории надежности, теории алгоритмизации и теории точности. Исследования опираются на материалы депаотамента морского транспорта и департамента речного транспорта Министерства транспорта России, специальную математическую и техническую литературу.
Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
-
Для многопараметрического объекта (главного дизеля) создана библиотека математических моделей для решения задач упреждающего контроля, позволяющих оценить техническое состояние объекта в ближнем и дальнем будущем.
-
Предложена информационная технология построения скользящих авторегрессиояных, взашнорегрессйонных и взаимно регрессионных множественных магематических моделей прогнозирования для получения ближнего и дальнего прогноза.
-
Обоснован комплексный подход к решению рассматриваемой задачи, названный как пршщип параллельного прогнозирования, основан-
НЫЙ На СОВМеСТНОМ Применении Всей Предложенной СОВОКУПНОСТИ МЄТ'
дов, вклшащих в себя как однотипные, так и разнотипные матема' ческие модели.
-
Рассмотрены вопросы точности и достоверности прогнозиро: ния и введены: критерий точечной оценки результатов прогноза; ш тервальяый по времени критерий - интегральная оценка точности и вероятностный критерий, характеризущий достоверность прогноза і использующий идеи теории резервирования.
-
Оценено влияние объема информационного обеспечения и тиі математических моделей на результат прогнозирования техническое состояния судовой энергетической установки.
Практическая ценность. В результате исследований доказана і лесообразность и эффективность использования теоретических разрг боток и программных средств упреждающего контроля, а также поогі зирование технического состояния судовых энергетических уетановс
Полученное математическое обеспечение доведено до методик, алгоритмов и программного обеспечения и использованы в исследовг тельских разработках по повышению эффективности технического обе живания судов и анализу профилактических меооприятий применител* к СЭУ, проводимых департаментами морского и речного флотов Минис терства транспорта России.
Реализация работа. Разработанная в диссертации методика am матизирозанной обработки и анализа информационной базы данных о хническо:д состоянии СЭУ, методики упреждающего контроля изменен?. работоспособности главного дизеля, использующие скользящие автої грессионные и взаимяорегрессионные модели по экспериментальным данным, получены в процессе эксплуатации главных дизелей на морс ких судах и используются на Канонерском судоремонтном заводе (г.Санкт-Петербург).
Методики, алгоритмы и прикладные вычислительные программы у реждаюцего контроля с помощью предложенных моделей используются
- 5 -научных исследованиях и учебном процессе в Государственном университете водных коммуникаций (г.Санкт-Петербург).
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
на П-ом польско-советском семинаре "Моделирование процессов эксплуатации", г.Келъце (Свентокшиский политехнический институт, Польша), 1991 г.;
на Ы-ой Межвузовской школе-семинаре "Методы и средства технической диагностики", Ивано-Франковск, 1992 г.;
на Х-ом Межвузовском совещании-семинаре "Методы и средства технической диагностики", Харьковский авиационный институт, І99Г г., (Крым);
на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ЖВТа, 1992 г.;
на Всероссийской научно-технической конференции "ТРАНСКОМ -94" (II - 13 октября 1994 г., Санкт-Петеобург).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в пяти публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Содержит 168 страниц машинописного текста, иллюстрирована рисунками на 20 страницах и включает 24 таблицы.
