Для автоматизації процесу керування маневруванням надводних об'єктів за складних навігаційних умов запропоновано застосовувати алгоритм евристичного пошуку. Алгоритм застосовується для оцінки варіантів взаємного розташування об'єктів маневрування та вибору найкращого варіанта маневра.

Рассмотрены алгоритмы контроля режима функционирования интеллектуальной системы в условиях эксплуатации, а также оценка нестандартных и экстремальных ситуаций с помощью нечеткой системы знаний. Приведены примеры тестирования базы знаний оценки риска принимаемых решений.

Рассмотрены алгоритмы и критериальный базис контроля мореходности судна в штормовых условиях, а также оценка качки и заливаемости при непрерывном изменении динамики судна и внешней среды. Контроль осуществлен на основе принципа конкуренции. В качестве конкурирующей вычислительной технологии рассмотрены искусственные нейронные сети. Тестирование алгоритмов осуществлено на основе имитационного моделирования динамики взаимодействия судна с внешней средой в экстремальных ситуациях. Оценка адекватности произведена путем сопоставления результатов моделирования с данными гидродинамических испытаний.

Створено методологію визначення нової інтегральної характеристики керованості судна. Як таку характеристику запропоновано забезпеченість "невиходу" на межі смуги заданої ширини під час проходження заданої дистанції за конкретних гідрометеорологічних умов. Рішення задачі про визначення забезпеченості "невиходу" судна за межі смуги фіксованої ширини базується на застосуванні апарата дифузійних марковських процесів для аналізу динаміки системи межового типу. Імовірнісною моделлю цієї системи є модель обмеженого випадкового блукання. Поставлено завдання визначення імовірності того, що для заданої послідовності моментів часу параметри руху судна будуть задовольняти умовам його невиходу за межі фіксованої смуги. Наведено приклад розрахунку забезпеченості "невиходу" типового суховантажного судна за межі смуги заданої ширини.

Удосконалено методику розрахунку мореплавного стану судна на хвилюванні. Розроблено дворівневу багатокритеріальну систему оцінки стану судна, змодельовану на базі теорії нечіткої логіки. Під час формування системи використана концепція оцінювання ризиків, що дозволила одержати у результаті аналізу різнорідних даних єдину оцінку стану судна у вигляді узагальненого рівня ризику. Це дозволило розробити методики пошуку оптимального режиму руху й оптимального трансокеанського маршруту. Для перевірки коректності й ефективності запропонованих методів розроблено відповідні алгоритми та програми. Натурні спостереження поведінки судна в шторм, контрольні розрахунки по розробленим програмам та імітаційним моделям планування й оперативної корекції маршруту за штормових умов дозволили підтвердити вірогідність одержаних результатів та ефективність запропонованих методів.

Розроблено спосіб забезпечення необхідної точності плавання суден за заданими маршрутами шляхом застосування локальних систем навігаційного обладнання як прямого, так і оберненого типу, відмінний тим, що використовує принципи імітаційного моделювання й орієнтований на розробку інформаційної системи. Одержано спосіб забезпечення необхідної точності плавання суден за заданими маршрутами з використанням імітаційного моделювання. Удосконалено модель оцінювання точності місця судна розробкою способу забезпечення квазіправдоподібних оцінок за невідомих законів розподілу похибок навігаційних вимірювань системи. Вдосконалено метод визначення точності локальних навігаційних систем обсервації місця судна розробкою способу компенсації втрати точності в системах, похибки яких можуть мати змішані закони розподілу ймовірності.

Рассмотрены вопросы построения робастной системы контроля динамики судна в условиях ледового плавания. На основании сингулярно возмущенного подхода удалось построить систему стабилизации скорости судна, абсолютно робастную к изменениям в параметрах модели ледового поля. Приведены результаты математического моделирования.

Рассмотрена структурированная система отношений интегрированных отображений, их фрагментов, функционально самостоятельных блоков атомарных отображений и правил вывода. На выделенных уровнях иерархии сопоставлены элементы декомпозиции операций управления, а также расширенного представления основных составляющих отображения: состояния объекта управления, функционально ориентированных знаний, позволяющих обеспечить качество формируемых отображений для целей управления в сложных ситуациях. При определении формализмов в процедурах синтеза элементов верхних уровней использованы частичные алгебры.

Побудовано систему гарантованого адаптивного управління об'єктами водного транспорту з забезпеченням її функціональної стійкості у складних обставинах. У межах запропонованої системи вирішено задачу раціонального розподілу функцій між оператором, як особою, що приймає рішення, та автоматом, як прогресивним бортовим багатофункціональним комплексом навігації та управління рухом суден.

Зазначено, що географічний розрахунок циркуляції судна виконують за допомогою експериментальної траєкторії, яку одержують дослідним шляхом на глибокій воді. У разі переходу судна з глибокої води на мілководдя - діаметр циркуляції судна змінюється через те, що зменшення кліренсу на мілководді призводить до збільшення товщини шару забортної води, який приєднався до корпусу судна, тобто до збільшення загальної маси судна. Саме тому для графічного обчислення циркуляції судна на мілководді є необхідною експериментально-розрахункова траєкторія циркуляції судна, спосіб одержання якої має бути прийнятним за суднових умов, особливо у процесі розробки попереднього прокладання шляху судна під час його руху.

Запропоновано нове вирішення проблеми проведення каравану суден за льодяних умов у разі жорстких обмежень на каналах, фарватерах та зонах маневрування, що здійснюється синергічно за принципом примату безпеки суден каравану згідно з регламентом проведення, яке назначається капітаном лідируючого криголама. Гарантована навігаційна безпека суден каравану під час льодового проведення забезпечується двома криголамами за рівномірного поступального руху каравану у межах 1,5 ÷ 3,0 вузлів (0,75 ÷ 1,5 м/с). Синергізм у проведенні каравану досягається командним стилем керівництва, безперервним централізованим керуванням суднами без запізнень з жорсткими зворотними зв'язками за умов строгого додержання культури судноводіння. Досягнення поставленої мети здійснено шляхом синтезу наукових результатів у вигляді техніко-експлуатаційних вимог щодо системи криголамного проведення каравану суден, які представляють методи одержання характеристик її елементів: визначення максимально припустимих розмірностей суден каравану; оцінювання льодових навантажень на криголами та судна каравану; визначення льодопрогхідності криголамів та безпечної швидкості руху суден каравану під час плавання у неарктичних морях.

В условиях ледового плавания важно обеспечить прочность дизеля при попадании льда под гребной винт. С точки зрения эксплуатации, в случае ледового воздействия, малооборотный дизель не должен остановиться (заглохнуть) и не должен получить механические повреждения. Рассмотрены способы защиты малооборотного дизеля от внешнего ледового воздействия. Осуществить защиту двигателя возможно с помощью ледового маховика и путем рационального управления. Для выбора оптимальных параметров необходимо рассмотреть нестационарные крутильные колебания на основании решения волнового уравнения. Реализованная на ЭВМ методика позволяет выполнить вариантные расчеты и определить место установки ледового маховика.

Обоснована необходимость использования в управлении производственной деятельностью морских портов анализа и прогнозирования сезонных процессов. Приведены статистические данные, показывающие существенное уменьшение грузооборот портов Азовского моря в период ледовой обстановки. Дано определение понятия фактора сезонности, под которым понимается регулярное периодичное наступление определенных погодных условий, связанных со сменой времени года. Подчеркивается, что сезонность выражается в виде колебательных процессов, которые описываются в экономико-математических исследованиях индексами и коэффициентами сезонности. Разработан специальный подход к формированию информационной базы, учитывающий разнообразные формы производственной деятельностью порта в условиях ледовой обстановки, удовлетворяющий требования непрерывного планирования и регулирования работы порта. Предложен и разработан словесный алгоритм прогноза состояния ледового покрова для формирования караванов с целью статистического прогнозирования, включающий все стадии обработки динамических рядов: анализ сезонных процессов и планирование регулярных перевозок в регионе при объявлении ледовой обстановки.

Рассмотрены особенности плавания судов в Мариупольском морском регионе с учетом ледовой обстановки. Практика показывает, что судовождение по каналам Азовского моря осложняется гидрометеорологическими условиями: туманами, морозами, ветрами, дрейфом льда, изменением направления течения, быстрым обледенением корпуса судна и другими природными факторами. Одним из таких факторов является появление "ледовой реки"; рассматриваются особенности ее возникновения и поведения при резком понижении температуры, а также влияние на мореходные качества судов по каналам.

Розглянуто задачу автоматизованого аналізу прийняття рішень оператором в ергатичних системах критичних інфраструктур на прикладі управління морським транспортом в складних навігаційних умовах. Основним критерієм адекватного сприйняття вхідної інформації оператором є прогнозування поведінкових стратегій прийняття рішень в умовах дискретного часу. Однак, складність моделювання дій оператора полягає у нелінійному формуванні рішень в умовах позаштатних ситуацій і відхилень від Кодексів і Правил. Мета дослідження - розробка математичного забезпечення модуля системи підтримки прийняття рішень (СППР) для ідентифікації класоутворюючих множин атомарних елементів що визначають факт спотворення сприйняття інформації про навігаційні ризики шляхом формального аналізу і прогнозу моделей поведінки оператора при управлінні судном. З метою автоматизації аналізу сприйняття небезпеки оператором, була побудована математична модель, яка ідентифікує факт спотворення сприйняття у вигляді простору ознак метаданих, що одержуються за допомогою обробки інформації навігаційних приладів. Фактором дезорієнтації оператора також може служити несення вахти на зміщеному містку, що істотно впливає на аналіз інформації для адекватного прийняття рішень. У зв'язку з порушенням синхронізації навігаційних приладів, таких як: РЛС, ARPA, AIC, ECDIS, особливо у випадках виходу з режиму автоматичного управління, виникає небезпечний прецедент що полягає у неготовності оператора сприйняти складність ситуації, внаслідок чого проведено формальний аналіз на предмет підвищення ризиків під час переходу у вказаних умовах. Побудована імовірнісна модель сприйняття ситуації в умовах картежа похибок. Моделювання показало, що без чіткої ідентифікації факторів, що впливають на спотворення сприйняття оператора, неможливо вичзначити ступінь критичності навігаційної ситуації, тому узагальнених статистичних даних недостатньо і для результативної роботи СППР, тобто необхідна індивідуальна інформаційна модель кожного оператора. З метою аналізу сприйняття інформації оператором був розроблений тест, що визначає переваги при виборі стртегії керуючих впливів у вигляді виконання маневру при складних навігаційних умовах. Результати тестування, а також дані по проходженню локації дозволили виконати класифікаційний аналіз по 15 параметрам за допомогою штучних нейронних мереж і визначити межі відхилень у сприйнятті навігаційної небезпеки. У ядро СППР внесений ряд правил і алгоритмів, які включають: поле взаємодії, засоби синхронізації РЛС і НІС; фактична навігаційна небезпека в даній картографічній області; траєкторії руху суден і, як результат, моделювання імовірного відхилення у сприйнятті оператора. З метою підтвердження результативності розробленої СППР і запропонованих формально-аналітичних підходів був проведений експеримент із застосуванням навігаційного тренажера Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Метадані експерименту за 2,5 року роботи навігаційних тренажерів і програмних засобів СППР дозволили ідентифікувати ймовірність відхилення в інформаційному сприйнятті небезпек і експортувати прогнозовані дані в нові для оператора локації і картографічні райони. Проведений експеримент підтвердив гіпотезу дослідження і показав доцільність трансформаційних змін даної СППР для виконання прогнозів можливих ризиків при управлінні судном шляхом аналізу інформаційної моделі оператора. Висновки: представлені в дослідженні інформаційні та формально-аналітичні підходи, а також розроблені програмні засоби СППР дозволили виконати класифікацію стратегій прийняття рішень оператором при управлінні судном і спрогнозувати ймовірність катастрофічних наслідків. Проведені експерименти підтвердили доцільність запропонованих моделей і методів.

Розглянуто задачу автоматизованого аналізу прийняття рішень оператором в ергатичних системах критичних інфраструктур на прикладі управління морським транспортом в складних навігаційних умовах. Основним критерієм адекватного сприйняття вхідної інформації оператором є прогнозування поведінкових стратегій прийняття рішень в умовах дискретного часу. Однак, складність моделювання дій оператора полягає у нелінійному формуванні рішень в умовах позаштатних ситуацій і відхилень від Кодексів і Правил. Мета дослідження - розробка математичного забезпечення модуля системи підтримки прийняття рішень (СППР) для ідентифікації класоутворюючих множин атомарних елементів що визначають факт спотворення сприйняття інформації про навігаційні ризики шляхом формального аналізу і прогнозу моделей поведінки оператора при управлінні судном. З метою автоматизації аналізу сприйняття небезпеки оператором, була побудована математична модель, яка ідентифікує факт спотворення сприйняття у вигляді простору ознак метаданих, що одержуються за допомогою обробки інформації навігаційних приладів. Фактором дезорієнтації оператора також може служити несення вахти на зміщеному містку, що істотно впливає на аналіз інформації для адекватного прийняття рішень. У зв'язку з порушенням синхронізації навігаційних приладів, таких як: РЛС, ARPA, AIC, ECDIS, особливо у випадках виходу з режиму автоматичного управління, виникає небезпечний прецедент що полягає у неготовності оператора сприйняти складність ситуації, внаслідок чого проведено формальний аналіз на предмет підвищення ризиків під час переходу у вказаних умовах. Побудована імовірнісна модель сприйняття ситуації в умовах картежа похибок. Моделювання показало, що без чіткої ідентифікації факторів, що впливають на спотворення сприйняття оператора, неможливо вичзначити ступінь критичності навігаційної ситуації, тому узагальнених статистичних даних недостатньо і для результативної роботи СППР, тобто необхідна індивідуальна інформаційна модель кожного оператора. З метою аналізу сприйняття інформації оператором був розроблений тест, що визначає переваги при виборі стртегії керуючих впливів у вигляді виконання маневру при складних навігаційних умовах. Результати тестування, а також дані по проходженню локації дозволили виконати класифікаційний аналіз по 15 параметрам за допомогою штучних нейронних мереж і визначити межі відхилень у сприйнятті навігаційної небезпеки. У ядро СППР внесений ряд правил і алгоритмів, які включають: поле взаємодії, засоби синхронізації РЛС і НІС; фактична навігаційна небезпека в даній картографічній області; траєкторії руху суден і, як результат, моделювання імовірного відхилення у сприйнятті оператора. З метою підтвердження результативності розробленої СППР і запропонованих формально-аналітичних підходів був проведений експеримент із застосуванням навігаційного тренажера Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Метадані експерименту за 2,5 року роботи навігаційних тренажерів і програмних засобів СППР дозволили ідентифікувати ймовірність відхилення в інформаційному сприйнятті небезпек і експортувати прогнозовані дані в нові для оператора локації і картографічні райони. Проведений експеримент підтвердив гіпотезу дослідження і показав доцільність трансформаційних змін даної СППР для виконання прогнозів можливих ризиків при управлінні судном шляхом аналізу інформаційної моделі оператора. Висновки: представлені в дослідженні інформаційні та формально-аналітичні підходи, а також розроблені програмні засоби СППР дозволили виконати класифікацію стратегій прийняття рішень оператором при управлінні судном і спрогнозувати ймовірність катастрофічних наслідків. Проведені експерименти підтвердили доцільність запропонованих моделей і методів.

Запропоновано визначити залежність гальмівного шляху судна на мілководді від зменшення глибини під кілем. За рахунок зменшення запасу води під кілем поведінка судна змінюється, тобто змінюються його маневрені характеристики. Має дуже важливе значення можливість знати, яким чином це стається. В сучасних обставинах цю проблему можна досліджувати, використовуючи сучасні електронні тренажери-симулятори. До того ж можна визначити, як результати експериментів на тренажері відповідають теоретичним викладкам різних авторів щодо цього питання.