МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СОВМЕСТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА

Описана процедура построения модели эргатической системы управления движением судна, рассматриваемого как объект совместных действий судоводителя и управляющего автомата в системе «судоводитель - судно». В отличие от традиционного представления процесса управления функцией времени рассматривается антропоморфное управление в виде последовательности описаний сигналов дискретного управления, выполненного на основе множества неполных представлений элементарных движений в пространстве состояний системы. Тем самым учитывается взаимосвязь параметров движения судна и состояния органов управления человеко-машинного интерфейса в ходовой рубке с целью движения на разных участках траектории в пространстве состояний системы. Показана возможность применения модели на всех трех уровнях управления движением: целеуказания, планирования и исполнения. Приведены описания двадцати семи элементов множества неполных представлений элементарных движений судна с двумя движителями и рулем в девятимерном пространстве состояний с помощью нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений. На данном множестве определено максимальное количество из семисот двух попарно различных сигналов дискретного управления состоянием системы «судоводитель - судно». Показаны приемы и примеры сокращения количества сигналов дискретного управления состоянием системы «судоводитель - судно» и объединения их в прецеденты - шаблоны с привязкой к целям управления движением на основе опыта судовождения. Благодаря шаблонам в реализациях антропоморфного управления упрощено решение задач его конструирования на уровнях целеуказания, планирования и исполнения. Указаны достоинства модели, выраженные в том, что при прогнозировании движения судна относительно любой точки траектории в пространстве состояний системы необходимо и достаточно располагать значениями фазовых координат только для этой точки в качестве начальных условий интегрирования дифференциальных уравнений модели, не рассматривая описание движения «в прошлом». Модель предоставляет возможность анализировать поведение судна в условиях влияния внутренних и внешних неопределенностей при совместном управлении и выполнять его оптимизацию путем решения конечномерной задачи математического программирования.

моделирование, судно, эргатическая система, элементарное движение, управление движением

1. Ющенко А. С. Человек и робот - совместимость и взаимодействие / А. С. Ющенко // Робототехника и техническая кибернетика. - 2014. - № 1 (2). - С. 4-9.

2. Вагущенко Л. Л. Системы автоматического управления движением судна / Л. Л. Вагущенко, Н. Н. Цымбал. - О.: Феникс; - М.: ТрансЛит, 2007. - 376 с.

3. Шерстюк В. Г. Гибридная интеллектуальная СППР для управления судном / В. Г. Шерстюк, А. П. Бень // Искусственный интеллект. - 2008. - № 3. - С. 490-499.

4. Соляков О. В. Оптимизация режимов управления движением речных судов / О. В. Соляков, А. А. Потемкин, Н. В. Першин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2017. - Т. 9. - № 6. - С. 1186-1196. DOI: 10.21821/2309-5180-2017-9-6-1186-1196.

5. Тырва В. О. О реализации совмещаемых управляющих воздействий на объект в системах «человек-машина» / В. О. Тырва, А. В. Саушев // Мехатроника, автоматизация, управление. -2020. - Т. 21. - № 5. - С. 274-281. DOI: 10.17587/mau.21.274-281.

6. Tyrva V. O. Anthropomorphic Control over Electromechanical System Motion: Simulation and Implementation / V. O. Tyrva, A. V. Saushev, O. V. Shergina //2020 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). - IEEE, 2020. -Pp. 374-379. DOI: 10.1109/RusAutoCon49822.2020.9208070.

7. Тырва В. О. Моделирование действий и ответных реакций эргатической системы с электромеханическим объектом управления / В. О. Тырва // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2020. - Т. 12. - № 1. - С. 189-201. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-1-189-201.

8. Тырва В. О. Трансформированные уравнения динамики судна / В. О. Тырва, Э. Б. Якимов // Материалы международной НПК «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление». - СПб.: ФГОУ ВПО СПГУВК,2009. - С. 301-305.

9. Тырва В. О. Совместное управление объектом в эргатической системе: модели и реализации / В. О. Тырва // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 2. - С. 430-443. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-2-430-443.

10. Искандеров Ю. М. Мультиагентная модель интегрированной системы управления судном / Ю. М. Искандеров, В. Д. Гаскаров, В. И. Дорошенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 5. - С. 831-841. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-5-831-841.

11. Cooper A. About Face 3. The Essentials of Interaction Design / A. Cooper, R. Reimann, D. Cronin. - 3rd edition. - Wiiey, 2007. - 648 p.

12. Raskin J. The humane interface: new directions in the design of computer systems / J. Raskin. - Addison-Wesley Professional, 2000. - 233 p.

13. Петров Б. Н. Проблемы гибкости и надежности управления в теории бортовых терминальных систем / Б. Н. Петров [и др.] // Автоматика и телемеханика. - 1981. - № 2. - С. 15-24.