Удосконалення автоматичної системи управління судновою електроенергетичною установкою за допомогою модельно-орієнтованої системи підтримки прийняття рішень для зменшення аварійності у перехідних та динамічних режимах експлуатації

Автор(и)

  • Ігор Євгенович Войтецький Національний університет “Одеська морська академія”, Україна https://orcid.org/0000-0003-1143-3779
  • Таїсія Олександрівна Войтецька Державний університет “Одеська політехніка”, Україна https://orcid.org/0000-0002-6518-5099
  • Леонід Вікторович Вишневський Національний університет “Одеська морська академія”, Україна https://orcid.org/0000-0003-1119-2602
  • Ігор Петрович Козирєв Національний університет “Одеська морська академія”, Україна https://orcid.org/0000-0002-2637-9296
  • Оксана Борисівна Максимова Інститут Військово-Морських Сил Національного університету "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0003-3986-0991
  • Максим Віталійович Максимов Державний університет “Одеська політехніка”, Україна https://orcid.org/0000-0002-7536-2570
  • Вікторія Ігорівна Кривда Державний університет “Одеська політехніка”, Україна https://orcid.org/0000-0002-0930-1163

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234447

Ключові слова:

модельно-орієнтована система, метод підвищення безаварійності та продуктивності, аварійність, продуктивність

Анотація

Запропоновано метод підвищення продуктивності за рахунок зниження аварійності в судновій електроенергетичній установці в перехідних експлуатаційних режимах. Даний метод заснований на зменшенні кількості помилок обслуговуючого персоналу за допомогою модельно-орієнтованої системи підтримки прийняття рішень. Для реалізації запропонованого методу була вдосконалена структура системи автоматичного управління судновою електроенергетичною установкою. Удосконалення системи управління полягало в інтеграції в її структуру блоку моделювання і блоку підтримки прийняття рішень. Блок моделювання дозволяє спрогнозувати значення контрольованих параметрів перехідного режиму експлуатації до їх реальної появи в системі в результаті дій оператора. Для цього блоку була розроблена математична модель системи автоматичного управління в перехідних експлуатаційних режимах. Для реалізації блоку підтримки-прийняття рішень був розроблений метод формалізації завдання управління електроенергетичною установкою в перехідних експлуатаційних режимах. Суть методу полягає в моделюванні перехідного експлуатаційного режиму з подальшою оцінкою результатів на підставі вимог нормативних документів і емпіричного критерію оцінки якості включення дизель-генераторів в паралельну роботу. Також для блоку підтримки-прийняття рішень був розроблений метод зниження аварійності та підвищення продуктивності за допомогою математичного апарату нечіткого висновку, нечіткої логіки і нечітких множин. Були досліджені перехідні експлуатаційні режими, що виникали в результаті помилкових дій оператора на практиці під час рейсів суден. В результаті використання запропонованої системи підвищується продуктивність електроенергетичної установки

Біографії авторів

Ігор Євгенович Войтецький, Національний університет “Одеська морська академія”

Старший викладач

Кафедра автоматизації суднових енергетичних установок

Таїсія Олександрівна Войтецька, Державний університет “Одеська політехніка”

Кандидатка технічних наук

Кафедра комп’ютерних технологій автоматизації

Леонід Вікторович Вишневський, Національний університет “Одеська морська академія”

Доктор технічних наук, професор

Кафедра автоматизації суднових енергетичних установок

Ігор Петрович Козирєв, Національний університет “Одеська морська академія”

Кандидат технічних наук

Кафедра автоматизації суднових енергетичних установок

Оксана Борисівна Максимова, Інститут Військово-Морських Сил Національного університету "Одеська морська академія"

Кандидатка технічних наук, доцентка, провідна наукова співробітниця

Науковий центр

Максим Віталійович Максимов, Державний університет “Одеська політехніка”

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра комп’ютерних технологій автоматизації

Вікторія Ігорівна Кривда, Державний університет “Одеська політехніка”

Кандидатка технічних наук, доцентка, завідувачка аспірантури

Відділ аспірантури і докторантури

Посилання

  1. Burmeister, H.-C., Bruhn, W., Rødseth, Ø. J., Porathe, T. (2014). Autonomous Unmanned Merchant Vessel and its Contribution towards the e-Navigation Implementation: The MUNIN Perspective. International Journal of e-Navigation and Maritime Economy, 1, 1–13. doi: https://doi.org/10.1016/j.enavi.2014.12.002
  2. Zubowicz, T., Armiński, K., Witkowska, A., Śmierzchalski, R. (2019). Marine autonomous surface ship - control system configuration. IFAC-PapersOnLine, 52 (8), 409–415. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.08.100
  3. Utne, I. B., Schjølberg, I., Roe, E. (2019). High reliability management and control operator risks in autonomous marine systems and operations. Ocean Engineering, 171, 399–416. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2018.11.034
  4. Hughes, G., Kornowa-Weichel, M. (2004). Whose fault is it anyway?: A practical illustration of human factors in process safety. Journal of Hazardous Materials, 115 (1-3), 127–132. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.06.005
  5. Papalambrou, G., Samokhin, S., Topaloglou, S., Planakis, N., Kyrtatos, N., Zenger, K. (2017). Model predictive control for hybrid diesel-electric marine propulsion. IFAC-PapersOnLine, 50 (1), 11064–11069. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.2488
  6. Valdez Banda, O. A., Kannos, S., Goerlandt, F., van Gelder, P. H. A. J. M., Bergström, M., Kujala, P. (2019). A systemic hazard analysis and management process for the concept design phase of an autonomous vessel. Reliability Engineering & System Safety, 191, 106584. doi: https://doi.org/10.1016/j.ress.2019.106584
  7. Fan, S., Zhang, J., Blanco-Davis, E., Yang, Z., Yan, X. (2020). Maritime accident prevention strategy formulation from a human factor perspective using Bayesian Networks and TOPSIS. Ocean Engineering, 210, 107544. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107544
  8. Sujesh, G., Ramesh, S. (2018). Modeling and control of diesel engines: A systematic review. Alexandria Engineering Journal, 57 (4), 4033–4048. doi: https://doi.org/10.1016/j.aej.2018.02.011
  9. Boldea, I., Tutelea, L. (2018). Reluctance Electric Machines: Design and Control. CRC Press, 430. doi: https://doi.org/10.1201/9780429458316
  10. Pelykh, S. N., Maksimov, M. V., Baskakov, V. E. (2008). Model of cladding failure estimation under multiple cyclic reactor power changes. Paper presented at the 2nd International Conference on Current Problems in Nuclear Physics and Atomic Energy, NPAE 2008 - Proceedings, 638–641.
  11. Jeong, B., Oguz, E., Wang, H., Zhou, P. (2018). Multi-criteria decision-making for marine propulsion: Hybrid, diesel electric and diesel mechanical systems from cost-environment-risk perspectives. Applied Energy, 230, 1065–1081. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.09.074
  12. Coraddu, A., Oneto, L., Navas de Maya, B., Kurt, R. (2020). Determining the most influential human factors in maritime accidents: A data-driven approach. Ocean Engineering, 211, 107588. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107588
  13. Qiao, W., Liu, Y., Ma, X., Liu, Y. (2020). A methodology to evaluate human factors contributed to maritime accident by mapping fuzzy FT into ANN based on HFACS. Ocean Engineering, 197, 106892. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.106892
  14. Endrina, N., Konovessis, D., Sourina, O., Krishnan, G. (2019). Influence of ship design and operational factors on human performance and evaluation of effects and sensitivity using risk models. Ocean Engineering, 184, 143–158. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2019.05.001
  15. Baykov, A., Dar’enkov, A., Kurkin, A., Sosnina, E. (2019). Mathematical modelling of a tidal power station with diesel and wind units. Journal of King Saud University - Science, 31 (4), 1491–1498. doi: https://doi.org/10.1016/j.jksus.2019.01.009
  16. Kundur, P. (1993). Power system stability and control. McGraw-Hill Inc., 1200.
  17. Boldea, I. (2020). Induction Machines Handbook: Steady State Modeling and Performance. CRC Press, 443. doi: https://doi.org/10.1201/9781003033417
  18. Brunetkin, A. I., Maksimov, M. V. (2015). The method for determination of a combustible gase composition during its combustion. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 83–90.
  19. Dahl, A. R., Thorat, L., Skjetne, R. (2018). Model Predictive Control of Marine Vessel Power System by Use of Structure Preserving Model. IFAC-PapersOnLine, 51 (29), 335–340. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.09.501
  20. Skjong, S., Pedersen, E. (2017). A real-time simulator framework for marine power plants with weak power grids. Mechatronics, 47, 24–36. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2017.09.001
  21. Thorat, L., Skjetne, R. (2017). Load-dependent start-stop of gensets modeled as a hybrid dynamical system. IFAC-PapersOnLine, 50 (1), 9321–9328. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2017.08.1180
  22. Li, W., Li, H., Gu, S., Chen, T. (2020). Process fault diagnosis with model- and knowledge-based approaches: Advances and opportunities. Control Engineering Practice, 105, 104637. doi: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2020.104637
  23. Pelykh, S. N., Maksimov, M. V., Nikolsky, M. V. (2014). A method for minimization of cladding failure parameter accumulation probability in VVER fuel elements. Problems of Atomic Science and Technology, 4 (92), 108–116.
  24. Vishnevskiy, L., Voytetskiy, I., Voytetskaya, T. (2019). Using model-oriented decision-making support system for the improvement of safe operation of a ship electric power installation. Computational Problems of Electrical Engineering, 9 (1), 37–43. Available at: http://science.lpnu.ua/jcpee/all-volumes-and-issues/volume-9-number-1-2019/using-model-oriented-decision-making-support
  25. Vishnevsky, L., Voytetsky, I., Voytetskaya, T. (2019). Marine Electrical Power Plant Dynamic Modes Evaluation Using a Fuzzy Inference System. 2019 IEEE 20th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE). doi: https://doi.org/10.1109/cpee47179.2019.8949175

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Войтецький, І. Є., Войтецька, Т. О., Вишневський, Л. В., Козирєв, І. П., Максимова, О. Б. ., Максимов, М. В., & Кривда, В. І. (2021). Удосконалення автоматичної системи управління судновою електроенергетичною установкою за допомогою модельно-орієнтованої системи підтримки прийняття рішень для зменшення аварійності у перехідних та динамічних режимах експлуатації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(2 (111), 57–66. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.234447

Номер

Том 3 № 2 (111) (2021): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Игорь Евгеньевич Войтецкий, Таисия Александровна Войтецкая, Леонид Викторович Вишневський, Игорь Петрович Козырев, Оксана Борисовна Максимова, Максим Витальевич Максимов, Виктория Игоревна Крывда

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.