Введение к работе
Актуальность темы. Получить информацию о важнейших свойствах проектируемой или исследуемой рыбопромысловой траловой системы можно, используя математическое описание процесса тралового лова - математическую модель.
Поведение объекта лова относительно орудия лова изменяется во времени и пространстве. Степень концентрации рыбы, распределение ее в толще воды, скорость передвижения, реакция на физические раздражители и другие многочисленные и недостаточно изученные факторы оказывают влияние на успех промысла. Они являются случайными величинами, в значительной мере определяющими эффективность процесса траления.
При проектировании трала для оценки качества проектного решения общепринятым является применение критерия эффективности в виде расчетной величины улова за траление определенной продолжительности. Эффективность работы трала в наибольшей степени зависит от его приспособленности к облову того или иного вида рыб, от соответствия характеру поведения и распределения объекта лова в водном пространстве.
Между тем, определить при проектировании с необходимой достоверностью промысловую характеристику трала - его уловистость - не представляется возможным в связи с недостаточностью сведений о поведенческих характеристиках объекта лова. Данный факт обусловил появление метода проектирования по прототипу, а также методов, в основе которых лежит опыт эксплуатации орудий лова.
Как показал анализ, для исследования, проектирования и оценки эффективности тралов разработано большое количество математических моделей, описывающих с разной степенью полноты работу тралов. Детерминированные модели лучше приспособлены для использования в проектной практике, они лучше отражают механику процесса. С другой стороны, очень важно, что вероятностные модели отражают случайный характер протекания процесса и, следовательно, случайность полученного результата. Существующие вероятностные модели страдают тем существенным недостатком, что законы распределения случайных
рОЦйСС Лова, задаются4 авторами произвольно. Если для
величин, определяющих г
< , м ;>ург гообРК
4 случайных величин принять какие-либо другие законы распределения, то расчетные формулы и результаты их использования будут другими. Между тем, для некоторых случайных величин, в настоящее время определить экспериментально закон распределения не представляется возможным.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что математические модели в настоящее время недостаточно эффективно используются в проектной практике в виду двух существенных недостатков им присущих:
1) детерминированные модели жестко увязывают величину улова с
параметрами трала и объекта лова;
2) вероятностные модели основаны на произвольных допущениях о законах
распределения поведенческих характеристик объектов лова.
Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью совершенствования математических моделей процесса тралового лова для повышения эффективности разработки и исследования рыбопромысловых траловых систем.
Цель работы и решаемые задачи. Так как для отечественного рыболовства разноглубинный траловый лов играет большую роль, чем донный, то на первом этапе исследований целесообразно решить задачу совершенствования математической модели процесса разноглубинного тралового лова.
Одним из подходов к совершенствованию может быть объединение положительных качеств детерминированных и вероятностных моделей на базе детерминированной модели, в которой параметры, отражающие поведенческие характеристики объекта лова, заменены случайными величинами с известными законами распределения. В этом случае критерий эффективности - величина улова рыбы, доставляемого орудием в единицу времени - является случайной величиной, распределение которой при постоянных значениях проектных параметров трала определяется распределениями случайных поведенческих характеристик объекта лова. Поэтому, определив закон распределения величины уловов, что позволяет статистическая обработка промысловой информации, можно найти законы распределения величин, отражающих поведенческие характеристики объекта лова.
По результатам анализа, в качестве такой модели, среди существующих моделей, была использована модель М.М. Розенштейна, которая прошла проверку
на адекватность и успешно используется при выполнении операций обоснования и оптимизации проектных характеристик тралов. В ее основе лежит наиболее полная схематизация процесса лова рыбы тралом, построенная на основе известных в настоящее время сведений о поведении объектов лова в зоне действия орудия.
Таким образом, цель работы состоит в совершенствовании указанной детерминированной модели. Совершенствование предполагает замену параметров поведения и распределения объекта лова, по своему существу случайных, их математическими ожиданиями.
Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:
1) Определить закон распределения величины уловов на основе
статистических исследований. Так как продолжительность тралений на промысле
различна, то следует рассматривать не абсолютную величину улова, а
, пересчитанную на единицу времени.
-
Разработать имитационную модель для определения законов распределения поведенческих характеристик объекта лова. Имитационная модель позволит достаточно просто учесть случайные факторы, которые создают значительные трудности при аналитических исследованиях.
-
На основе экспериментов с имитационной моделью найти такие законы распределения случайных поведенческих характеристик объекта лова, композиция которых с параметрами орудия лова и скоростью траления позволит получить закон распределения величины траловых уловов, полученный на основе выполненных статистических исследований. Необходимо при этом осуществить оценку адекватности получаемых результатов и автоматизировать как процессы получения, так и процессы обработки результатов в ходе машинного эксперимента;
-
Проверить найденные законы распределения на универсальность.
» Научная новизна работы состоит в том, что впервые, для конкретных условий
промысла, получены законы распределения величины траловых уловов и законы распределения плотности облавливаемых скоплений и скорости движения рыб при уходе от трала.
На этой основе усовершенствована математическая модель процесса разноглубинного тралового лова рыбы, что позволяет осуществить оценку проектных решений по основному критерию - величине улова.
Практическая ценность состоит в разработке методики применения усовершенствованной математической модели для оценки проектных решений при разработке разноглубинных тралов по основному критерию - величине улова за единицу времени.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на 4-х Международных научно-практических конференциях: Международная научная конференция, посвященная 90-летию высшего рыбохозяйственного образования в России «Инновации в науке и образовании - 2003», Калининград; 4-ая Международная конференция молодых учёных и студентов «Актуальные проблемы современной науки», Самара; 2-ая Международная научно-практическая конференция «Морские технологии: проблемы и решения», Керчь; 1-ая Всероссийская научно-практическая конференция по вопросам применения имитационного моделирования в промышленности «Опыт практического применения языков и программных систем имитационного моделирования в промышленности и прикладных разработках», Санкт-Петербург, а также на научном семинаре кафедры промышленного рыболовства КГТУ (г. Калининград).
Использование. Разработанная в диссертации усовершенствованная математическая модель используется в лекционном курсе «Проектирование орудий океанического рыболовства» при подготовке инженеров по специальности 311800 -«Промышленное рыболовство».
Публикации. Материалы диссертации отражены в 6-ти печатных работах. Получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004610567 «Поиск законов распределения поведенческих характеристик объектов тралового лова методом имитационного моделирования».
Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, 9-ти приложений и списка литературы, включающего 119 наименований. Объем диссертации - 350 страниц, основной текст изложен на 189 страницах. Количество рисунков в основном тексте - 49, таблиц — 31.
Похожие диссертации на Совершенствование математической модели процесса лова рыбы разноглубинным тралом
