ISSN: 1819-3293; 2415-3915

DOI: 10.31653/1819-3293-2019-1-25-63-71

06.12.2019

Підвищення ефективності функціонування ергатичних систем управління мікрокліматом суднових приміщень

Анотація

Improving the efficiency of functioning the ship ergatic microclimate control systems of ship spaces speed

В работе рассмотрен альтернативный метод эксплуатации эргатических систем управления микроклиматическими параметрами судовых помещений с применением интеллектуальных систем в едином комплексе.
Область применения подобных технологий имеет перспективы на судах, так как современное судно является сложным нелинейным объектом, на котором активно внедряются интегрированные системы, которые в комплексе решают задачи управления судовыми техническими средствами. Несмотря на большой интерес к этим технологиям и научные наработки в данной области в отношении судов, данное направление все еще остается слабо развитым и во многих сложных подсистем судна управление осуществляется устаревшими методами, в большинстве не обеспечивая должного качества и надежности.
В архитектуру таких гибридных систем интегрированы, в зависимости от поставленной задачи, различные интеллектуальные модули – нейронные сети, генетические алгоритмы, нечеткие контроллеры, системы поддержки принятия решений (СППР), адаптивные системы и другие составляющие так называемого «искусственного интеллекта». Эти системы успешно реализуют опыт и знания экспертов, а также обладают способностью к самообучению.
Экспертные системы (ЭС), лежащие в основе СППР, имеют ряд недостатков, связанных с невозможностью учитывать опыт, знания и интуицию человека. В публикации предлагаются к применению в эргатической системе управления микроклиматом – нечеткие экспертные системы, которые имитируют рассуждения эксперта в виде словесных или лингвистических предположений, используя аппарат теории нечетких множеств. Показано, что в СППР многих судовых эргатических подсистем подобные технологии, основанные на нечеткой логике, достаточно актуальны и могут получить широкое распространение.
Предложена нечеткая экспертная интеллектуальная модель определения уровня комфортности для членов экипажа и пассажиров судна учитывающая индивидуальные особенности человека, что позволяет достичь высокого уровня самочувствия и снижения заболеваемости.
В результате исследований установлено, что применение интеллектуальных сетей позволило решить задачу оптимизации процессов воздухообмена. Имитационные эксперименты предложенных моделей продемонстрировали их эффективность по сравнению с традиционными в плане достижения лучших показателей качества процессов эксплуатации и наличием возможности учета знаний экспертов.

У роботі розглянуто альтернативний метод експлуатації ергатичних систем управління мікрокліматичними параметрами суднових приміщень із застосуванням інтелектуальних систем в єдиному комплексі.
Область використання подібних технологій має перспективи на суднах, тому як сучасне судно є складним нелінійним об'єктом, на якому активно впроваджуються інтегровані системи, які в комплексі вирішують завдання управління судновими технічними засобами. Незважаючи на великий інтерес до цих технологій і наукові напрацювання в даній області стосовно суден, даний напрямок все ще залишається слабо розвиненим, і в багатьох складних підсистемах судна управління здійснюється застарілими методами, в більшості не забезпечуючи належної якості та надійності.
В архітектуру таких гібридних систем інтегровані, в залежності від поставленого завдання, різні інтелектуальні модулі – нейронні мережі, генетичні алгоритми, нечіткі контролери, системи підтримки прийняття рішень (СППР), адаптивні системи та інші складові так званого «штучного інтелекту». Ці системи успішно реалізують досвід і знання експертів, а також мають здатність до самонавчання.
Експертні системи (ЕС), що лежать в основі СППР, мають ряд недоліків, пов'язаних з неможливістю враховувати досвід, знання і інтуїцію людини. У публікації пропонуються до застосування в ергатичній системі управління мікрокліматом – нечіткі експертні системи, які імітують міркування експерта у вигляді словесних або лінгвістичних припущень, що використовують апарат теорії нечітких множин. Показано, що в СППР багатьох суднових ергатичних підсистем подібні технології, засновані на нечіткій логіці, достатньо актуальні і можуть отримати велике поширення.
Запропонована нечітка експертна інтелектуальна модель визначення рівня комфортності для членів екіпажу та пасажирів судна яка враховує індивідуальні особливості людини та дозволяє досягти високого рівня самопочуття і зниження захворюваності.
В результаті досліджень встановлено, що застосування інтелектуальних мереж дозволило вирішити завдання оптимізації процесів повітрообміну. Імітаційні експерименти запропонованих моделей продемонстрували їх ефективність у порівнянні з традиційними в плані досягнення найкращих показників якості процесів експлуатації і наявністю можливості врахування знань експертів.

The work considers an alternative method of operating ergatic control systems for microclimatic parameters of ship premises using intelligent systems in a single complex. The field of application of such technologies has prospects on ships, since a modern ship is a complex non-linear object, on which integrated systems are actively being implemented, which together solve the tasks of controlling shipboard technical equipment. Despite the great interest in these technologies and scientific developments in this area in relation to ships, this direction is still underdeveloped and in many complex subsystems of the vessel, management is carried out by outdated methods, most of which do not provide the proper quality and reliability.
Depending on the task, various smart modules are integrated into the architecture of such hybrid systems - neural networks, genetic algorithms, fuzzy controllers, decision support systems (DSS), adaptive systems and other components of the so-called “artificial intelligence”. These systems successfully implement the experience and knowledge of experts, and also have the ability to self-learn.
The expert systems (ES) underlying the DSS have a number of disadvantages associated with the inability to take into account the experience, knowledge and intuition of a person. The publication proposes to use in an ergatic climate control system - fuzzy expert systems that mimic the expert’s reasoning in the form of verbal or linguistic assumptions using the apparatus of the theory of fuzzy sets. It is shown that in DSS of many ship ergatic subsystems such technologies based on fuzzy logic are quite relevant and can be widely used.
A fuzzy expert intellectual model is proposed for determining the level of comfort for crew members and passengers of the vessel, taking into account individual characteristics of a person, which allows to achieve a high level of well-being and reduce morbidity.
As a result of research, it was found that the use of intelligent networks allowed us to solve the problem of optimizing air exchange processes. Simulation experiments of the proposed models have demonstrated their effectiveness compared to traditional ones in terms of achieving the best indicators of the quality of operation processes and the availability of the ability to take into account the knowledge of experts.

Список літератури

  1. Харченко Р. Ю. Гібридні інтелектуальні мережі для суднових систем мікроклімату: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.20. – Одесса: Нац. ун-т «Одеська морська академія», 2018. – 255 с.
  2. Харченко Р. Ю. Сравнительный анализ методов активной адаптации ПИ-регуляторов и нечетких регуляторов для систем кондицио-нирования и вентиляции (СКВ) морских судов // Науковий вісник ХДМА. - 2012. - №2 (7). - С. 276 – 286.
  3. Харченко Р. Ю. Методы адаптивного регулирования в системе климатического контроля судна/ Р. Ю. Харченко //Автоматизация су-довых технических средств: науч.-техн. сб. - 2011. - Вып. 17. - С. 95 – 106.
  4. Михайленко В. С. Нейро-нечеткие технологии в системах поддержки принятия решений/ В. С. Михайленко, Р. Ю. Харченко //Advanced Information Systemsand Technologies, AIST 2012: материалы международной НПК интернет конференции (Суми). – С. 144 – 146.
  5. Михайлов С. А. Гібридна система управління параметрами мік-роклімату / Михайлов С. А., Харченко Р. Ю. // Інформаційні управляючі системи та технології: матеріали VIII Міжнародної науко-во-практичної конференції, 23 - 25 вересня 2019. – Одеса: ОНМУ, 2019. - С. 122 – 124.
  6. Михайленко В. С. Решение задач идентификации и управления температурным контуром системы охлаждения судового дизеля/ В. С. Михайленко, Р. Ю. Харченко // Науковий вісник ХДМА. - 2017. - №2. - С. 69 – 77.
  7. Михайленко В. С. Адаптивная настройка нечеткого ПИ – регулятора по идентификации переходного процесса/ В. С. Михайленко, Р. Ю. Харченко // Труды Одесского политехнического университета. – 2012. – № 1 (38). – С. 152 – 156.
  8. Михайлов С. А. Применение гибридных интеллектуальных сетей в судовых системах климат-контроля /Михайлов С. А., Харченко Р. Ю. //Современные информационные и электронные технологии: конфе-ренция «СИЭТ-2014» МНПК. – 2014. – С. 13.

Ключові слова

Завантаження: 0

Перегляди: 433

Читати статтю Завантажити PDF