Разработка состава компонентов системы автоматического управления морских автономных надводных судов с учетом внешнего воздействий

   Темой исследования является разработка состава компонентов и структуры системы автоматического управления морских автономных надводных судов с учетом внешних возмущений.

   Выполнен обзор актуальной научной литературы по системам управления автономными судами, включая отечественные и зарубежные исследования. Рассмотрены классические законы регулирования курса судна пропорциональным, пропорционально-дифференциальным и пропорционально-интегрально-дифференциальными методами с дополнениями, учитывающими внешние воздействия. Предложена модернизация трехуровневой иерархической структуры системы автоматического управления, состоящей из нижнего уровня первичной информации (датчики), среднего уровня обработки данных и верхнего уровня управления и контроля. Предложен принцип циклической оценки среднего значения внешнего возмущения и модифицированный пропорционально-дифференциальный закон управления рулевым приводом с дополнительной коррекцией по углам крена, дифферента и опережающей компенсацией внешних воздействий. Приведены обоснования того, что предлагаемые решения позволяют компенсировать влияние волнения, ветра и течений, повысить точность удержания заданного курса и надежность автоматического управления в сложных гидрометеорологических условиях. Отмечается, что предложенная структура обладает масштабируемостью, открытостью к модернизации и удобством интеграции с внешними системами: системой управления движением судов, автоматической системой управления движением судна и др. Дополнительный контроль параметров мореходности (периоды рыскания, бортовой и килевой качки) реализован без увеличения количества датчиков. Результаты работы могут быть использованы при проектировании систем автономного судовождения, а также способствуют повышению безопасности судоходства.

1. Буцанец А. А. Организация системы дистанционного управления беспилотным техническим флотом для обеспечения судоходства на внутренних водных путях : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук ; специальность: 05.22.19 «Эксплуатация водного транспорта, судовождение» / А. А. Буцанец. — Санкт-Петербург: ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адм. С. О. Макарова», 2021. — 189 с. — EDN: MFMQJR.

2. Михалевич И. Ф. Теоретические основы и прикладные методы обеспечения безопасности интеллектуальных систем водного транспорта : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук ; специальность: 2.9.8. «Интеллектуальные транспортные системы» / И. Ф. Михалевич. — Москва: «Российский университет транспорта» (РУТ (МИИТ), 2024. — 568 с.

3. Устинов В. В. Проблемы создания МАНС и концептуальные пути их решения на этапе технического задания и проектирования под надзором РМРС в свете Положения по классификации морских автономных и дистанционно управляемых надводных судов / В. В. Устинов // Транспортное дело России. — 2021. — № 2. — С. 147–150. — EDN: VHJXTJ. DOI: 10.52375/20728689_2021_2_147.

4. Литов Д. В. Некоторые аспекты построения структуры системы управления морского автономного и дистанционно управляемого надводного судна (МАНС) / Д. В. Литов, О. С. Хватов // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2025. — № 78. — С. 35–43. — EDN: YRHQTS.

5. Zhukov V. Monitoring systems of ship power plants during operation / V. Zhukov, A. Butsanets, S. Sherban, V. Igonin // Advances in Intelligent Systems and Computing. — 2020. — Vol. 982. — Pp. 419–428. — EDN: SLRGCX. DOI: 10.1007/978-3-030-19756-8_40.

6. Степанова В. И. Единая система мониторинга, диагностики и тестирования оборудования на МАНС: принцип реализации и возможности / В. И. Степанова, С. В. Смоленцев // Актуальные решения проблем водного транспорта : сборник материалов II Международной научно-практической конференции, Астрахань, 29 мая 2023 года. — Астрахань: Индивидуальный предприниматель Сорокин Роман Васильевич (Издатель: Сорокин Роман Васильевич), 2023. — С. 411–416. — EDN: TJXOFN.

7. Issa M. Maritime Autonomous Surface Ships: Problems and Challenges Facing the Regulatory Process / M. Issa, A. Ilinca, H. Ibrahim, P. Rizk // Sustainability. — 2022. — Vol. 14. — Is. 23. DOI: 10.3390/su142315630.

8. Брыляков А. В. Анализ особенностей дистанционного управления морским автономным надводным судном в портовых водах с использованием конвенциональных навигационных технических средств / А. В. Брыляков // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2025. — Т. 17. — № 2. — С. 195–207. — EDN: GRSFHH. DOI: 10.21821/2309-5180-2025-172-195-207.

9. Волков В. В. Модели кибератак на сеть автоматической идентификационной системы / В. В. Волков, Е. О. Ольховик, Ю. С. Федосенко // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2025. — Т. 17. — № 5. — С. 641–652. — EDN: DKQYLH. DOI: 10.21821/2309-5180-2025-17-5-641-652.

10. Андриевский Б. Р. Методы искусственного интеллекта в системах навигации / Б. Р. Андриевский, Н. В. Кузнецов, Е. В. Кудряшова [и др.] // Дифференциальные уравнения и процессы управления. — 2025. — № 4. — С. 94–142.

11. Смоленцев С. В. Алгоритм анализа данных автоматической идентификационной системы для выделения типовых сценариев расхождения судов и тестирования систем автономного судовождения / С. В. Смоленцев, А. А. Буцанец, С. Ф. Шахнов [и др.] // T-Comm. — 2024. — Т. 18. — № 3. — С. 50–59. — EDN: TYZNSI. DOI: 10.36724/2072-8735-2024-18-3-50-59.

12. Butsanets A. Development of Technical Means for Mooring the Unmanned Vessels / A. Butsanets, E. Ol’khovik // 2019 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon) — 2019. — Pp. 1–3. DOI: 10.1109/FarEastCon.2019.8934708.

13. Кудров М. А. Постановка задачи управления автономным надводным судном для внутренних водных путей / М. А. Кудров, К. Д. Бухаров, Д. Р. Махоткин, Р. С. Айвазов // Мир транспорта. — 2023. — Т. 21. — № 3(106). — С. 36–41. — EDN: RIICRB. DOI: 10.30932/1992-3252-2023-21-3-2.

14. Karetnikov V. Simulation of Maneuvering Trials of an Unmanned or Autonomous Surface Ship on a Navigation Simulator / V. Karetnikov, E. Ol’Khovik, A. Butsanets, A. Ivanova // Proceedings of the XIII International Scientific Conference on Architecture and Construction 2020. — Springer Nature Singapore, 2021. — Pp. 146–156. — EDN: JJVLQH. DOI: 10.1007/978-981-33-6208-6_1.

15. Скороходов Д. А. Алгоритм обеспечения безопасности навигации судов на мелководье и в стесненных акваториях / Д. А. Скороходов, В. Ю. Каминский // Морские интеллектуальные технологии. — 2025. — № 3–1(69). — С. 280–287. — EDN: XXHERJ. DOI: 10.37220/MIT.2025.69.3.047.

16. Баранов Л. А. On trust in autonomous shipping systems of critical information infrastructure / Л. А. Баранов, И. Ф. Михалевич // T-Comm. — 2025. — Т. 19. — № 6. — С. 52–59. — EDN: MLCXNO. DOI: 10.36724/2072-8735-2025-19-6-52-59.