Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 4/1.

Пашенцев С. В. Маневренное испытание "зигзаг" и обученная нейросеть как инструменты. Базовый набор коэффициентов модели определяет гидродинамические воздействия среды на корпус судна и усилия, возникающие на рулевом устройстве. Дальнейшие вариации параметров модели произведем с использованием этого набора. Он содержит 16 параметров модели, к которым добавлены 3 коэффициента масс корпуса и его момента инерции (19 параметров). Параметры находятся с помощью большого числа формул и вычислительной техники по данным главных размерений судна и его теоретического чертежа. Расчеты проверены многократно (Юдин и др., 20156, с. 142) для различных типов судов: танкеров, рыболовных судов, сухогрузов, буксиров и т. д. Результаты расчета параметров модели танкера типа "Астрахань" приведены в таблице. Таблица. Базовый набор коэффициентов математической модели Table. Basic set of coefficients of the mathematical model Cx0 0,05 Сув 0,1322 Ст2 2,53E-03 Ckmwl -0,01215 k11 0,05 Cxz 5,846£-02 Су2 0,6389 Ст3 2,28E-02 Ckmwl 0,06604 k22 0,7 Cx1 -5,438E-02 Су3 5,97E-02 Ст4 -1,835E-03 Cyra 2,60 k66 0,8 Сx2 1,347E-03 Ст1 4,81E-02 Ckmw 7,59E-02 Сxra 1,0 - Для создания наборов, обучающих сеть, применен принцип вариативной генерации базовых параметров модели. Генерировалось нормальное распределение параметров вокруг средних значений, равных их базовым величинам, и с заданным средним квадратическим отклонением. Использовано преобразование Бокса - Мюллера, которое из случайных равномерно распределенных чисел Rnd(1) формирует числа, распределенные нормально. Эти преобразования имеют вид: z1 = ^ —2ln(v1) •cos(2nv2), z2 =y]— 2ln(v1) •sin(2nv2). Здесь v1 и v2 распределены равномерно на отрезке [0, 1], z1 и z2 распределены нормально с нулевым средним и СКО, равным 1. Соответствующий программный код генерации приведен ниже в виде подпрограммы CreateVarModel на языке VB6 на примере вариаций параметра модели Cxz (см. таблицу). Число таких вариаций определяется в точке обращения к подпрограмме и определено глобальной переменной NumbVariants, которая увеличивается на единицу с каждьгм обращением: Public Sub CreateVarModel() ' варьировать параметры случайно с нормальным распределением вокруг базы ' амлпитуда вариаций в процентах 10 % If NumbVariants = 0 Then aa = 0 Else aa = 0.1 ' 10 % With MyModelVar .Cxz = MyModel_00.Cxz * (1 + aa * Z) GoSub zzz End With NumbVariants = NumbVariants + 1 zzz: If rnd(1) > 0.5 then sw = 1 else sw = -1 Z = sw*Sqr(-2 * Log(Rnd(1))) * Cos(2 * i * Rnd(1)) Return End Sub После вариаций всех параметров внутри такой подпрограммы запускается программа (Программный комплекс..., 2018) на испытание сгенерированной модели с помощью стандартного маневра "зигзаг 20/20". В процессе испытания фиксируется набор кинематических характеристик управляемости модели, который описан ниже. После завершения каждого испытания модели сгенерированные параметры и зафиксированные характеристики управляемости записываются в файл, затем процедура циклически повторяется установленное через NumbVariants число раз. Этот файл участвует в обучении сети для формирования регрессионной связи характеристик управляемости (входы) и параметров модели (выходы). Принципиально ничего не меняется в сравнении с циркуляцией, но обработка маневра "зигзаг" усложняется, что вызвано повышенными сложностью и информативностью самого маневра. Опишем детально важную часть испытаний модели - процедуру обработки маневра "зигзаг". Согласно резолюции ИМО № 137 на судне, идущем прямолинейно фиксированным курсом К0 с постоянной скоростью, руль перекладывается, например, на правый борт на 20°. Курс судна растет, и когда он изменяется от начального К0 на 20°, руль перекладывается на 20° левого борта. Курс начинает убывать, и когда он станет меньше курса К0 на 20°, руль вновь перекладывается на правый борт на 20°. Цикл следует повторить три-четыре раза; ИМО рекомендует фиксировать время и величины максимального зарыскивания судна вправо и влево. 560