Обеспечение безопасности функционирования больших АНПА путем прогнозирования и контроля их энергоресурса

Обеспечение безопасности функционирования больших АНПА путем прогнозирования и контроля их энергоресурса

Мартынова Любовь Александровна
д.т.н., с.н.с., АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», в.н.с., 197046, Санкт-Петербург, ул. Малая Посадская, д. 30, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-5613-0838

Материал поступил в редакцию 25 октября 2023 года.

Аннотация
При эксплуатации больших автономных необитаемых подводных аппаратов возникает опасность дефицита энергоресурса из-за преодоления ими значительных расстояний в течение длительного времени. Для прогнозирования энергопотребления и контроля остатка электроэнергии в источниках разработаны математические модели потребления энергоресурса устройствами, приборами и механизмами аппарата в различных режимах их работы. Для этого были выделены наиболее энергоемкие системы: маршевый двигатель, вертикальные и горизонтальные подруливающие устройства, насосы дифферентных цистерн. Разработанные математические модели были использованы для прогнозирования расхода энергоресурса потребителями как на этапе формирования маршрутного задания, так и в процессе выполнения маршрутного задания с учетом изменения параметров работы потребителей. При различных скоростях разгона аппарата оценивались диапазон изменение расхода энергоресурса от минимального до максимального и срок прогнозирования, в течение которого происходило изменение. Прогнозирование с использованием разработанных математических моделей позволяет на этапе планирования маршрутного задания оценить достаточность энергоресурса для его выполнения в полном объеме и прибытия аппарата в конечную точку маршрута. На этапе выполнения маршрутного задания прогнозирование энергопотребления позволяет осуществлять постоянный контроль удельного расхода энергоресурса и также оценивать его достаточность для прибытия в конечную точку маршрута. Разработан алгоритм определения текущего совокупного расхода энергоресурса и оставшегося запаса энергоресурса. Разработанные алгоритмы прогнозирования и контроля энергоресурса протестированы с использованием математической модели функционирования аппарата. В ходе моделирования выполнения аппаратом маршрутного задания воспроизводились процессы движения аппарата, его маневрирования по курсу и глубине, включения/выключения его оборудования и т.п. Синхронно с моделированием функционирования аппарата и его оборудования производились оценка текущего энергопотребления, его прогнозирование и оценка оставшегося запаса энергоресурса. По результатам моделирования определялся суммарный расход энергоресурса на каждом элементе маршрутного задания, который представлялся в наглядной форме на экране оператора в виде диаграммы Ганта.

Ключевые слова
Большой автономный необитаемый подводный аппарат, потребление энергоресурса, математическое имитационное моделирование, прогнозировании энергопотребления.

Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект 23-29-00803.

DOI
10.31776/RTCJ.12201

Индекс УДК 
004.942:629.58

Библиографическое описание
Мартынова, Л.А. Обеспечение безопасности функционирования больших АНПА путем прогнозирования и контроля их энергоресурса / Л.А. Мартынова // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 12. - № 2. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2024. – С. 85-93. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Navy Large Unmanned Surface and Undersea Vehicles: Background and Issues for Congress. 2020. – URL: https://sgp.fas.org/crs/weapons/R45757.pdf (дата обращения: 24.05.2023). – Text: electronic.
  2. Мартынова Л.А. Решение задачи подводного наблюдения в условиях применения интеллектуальных помех / Л.А. Мартынова, М.Б. Розенгауз // Информационно-управляющие системы. – 2018. – № 1 (92). – С. 31-41. DOI: 10.15217/issnl684-8853.2018.1.31. – Текст: электронный.
  3. Мартынова Л.А. Определение эффективного поведения группы АНПА в сетецентрической системе освещения подводной обстановки / Л.А. Мартынова, М.Б. Розенгауз // Информационно-управляющие системы. – 2017. – № 3 (88). – С. 47-57. DOI: 10.15217/issnl684-8853.2017.3.47. – Текст: электронный.
  4. Determination of coordinates and parameters of a moving object by image processing / L.A. Martynova [et al.] // Computer Optics. – 2012. – Т. 36. № 2. – Pp. 266-273. – Text: unmediated.
  5. Алгоритмы, реализуемые интегрированной системой управления АНПА / Л.А. Мартынова [и др.] // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 1 (162). – С. 50-58. – Текст: непосредственный.
  6. Мартынова Л.А. Подход к реконфигурации системы управления движением автономного необитаемого подводного аппарата / Л.А. Мартынова, М.Б. Розенгауз // Гироскопия и навигация. – 2020. – Т. 28. – № 2 (109). – С. 131-146. DOI 10.17285/0869-7035.0036. – Текст: электронный.
  7. Лопота А.В. Морские робототехнические комплексы военного и специального назначения / А.В. Лопота, А.Б. Николаев. – URL: https://rtc.ru/media/images/docs/book/morskie.pdf (дата обращения: 24.05.2023). – Текст: электронный.
  8. Николаев А.Б. Морская военная робототехника: современное состояние и перспективы // Робототехника и техническая кибернетика. – 1(14). – 2017. – С. 9-21. – Текст: непосредственный.
  9. Романов А.М. Обзор аппаратно-программного обеспечения систем управления роботов различного масштаба и назначения. Ч. 3. Экстремальная робототехника // Подводная робототехника. Russian Technological Journal. – 2020. – 8(3). – С. 14-32. – Текст: непосредственный.
  10. Davis P.K. Exploratory analysis enabled by multiresolultion, multiperspective modeling // Proceedings of the 2000 Winter Simulation Conference. – Pp.113-115. – Text: unmediated.
  11. Моисеев Н.Н. Алгоритмы развития / Н.Н. Моисеев. – М.: Наука, 1987. – 304 с. – Текст: непосредственный.
  12. Войткунский Я.И. Справочник по теории корабля. Л. Судостроение, 1985. – Т.1. – 764 с. – Текст: непосредственный.
  13. Теоретические основы управления судном // Морская библиотека: [сайт]. – URL: http://sea-library.ru/upravlenie-sudnom/359-teoreticheskie-osnovy-upravleniya-sudnom.html (дата обращения: 05.11.2019). – Текст: электронный.
  14. Сила тяги гребного винта // StudFile: [сайт]. – URL: https://studfile.net/preview/3208061/page:3/ (дата обращения: 19.10.2023). – Текст: электронный.
  15. Подруливающие устройства // StudFile: [сайт]. – URL: https://studfile.net/preview/3208061/page:4/ (дата обращения: 19.10.2023). – Текст: электронный.

 Полный текст статьи (pdf)