Browsing by Author "Носов, П. С."

Now showing 1 - 20 of 42

A HISTORICAL DIMENSION OF THE RESEARCH ON SOCIAL EXPECTATIONS OF AN INDIVIDUAL
(2021) Popovych, I. S.; Blynova, O. Ye.; Nass Álvarez, J. L.; Nosov, P.; Zinchenko, S.; Попович, І. С.; Блинова, О. Є.; Насс Альварес, Х. Л.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.
The purpose of the paper is to present theoretical-methodological critical analysis of social expectations of an individual in a historical dimension. It examines and outlines a historical component of trends in the research on social expectations in the world scientific literature and practice. The study determines and characterizes the following trends in the research on social expectations of an individual: philosophical, sociological, neurophysiological, psychological, social-psychological and the trend of construction of the future. It analyzes the current state of the development of social expectations of an individual in the context of the history of everyday life. The research reveals the essence and psychological content features of all the trends in the research. We come to the conclusion that a historical dimension of social expectations of an individual arranges the acquired knowledge about the trends in the research subject. El objetivo del artículo es realizar un análisis crítico, teórico y metodológico de las expectativas sociales de la persona en la dimensión histórica. Se estudió y se describió el componente histórico del estudio de las expectativas sociales en la literatura y en la práctica científicas mundiales. Se establecieron y se caracterizaron las direcciones siguientes de la investigación: filosófica, sociológica, neurofisiológica, psicológica, sociopsicológica y la de construcción del futuro. Se analizó el estado actual del desarrollo de las expectativas sociales de la persona en el contexto de historia cotidiana. Se revelaron la esencia y las características semánticas psicológicas de todas las direcciones de la investigación. Se concluyó que la dimensión histórica de las expectativas sociales ordena los conocimientos adquiridos sobre las direcciones del tema del estudio. Метою статті є теоретико-методологічне критичне аналізування соціальних очікувань людини в історичному вимірі. Вивчено і окреслено історичну складову напрямків дослідження соціальних очікувань у світовій науковій літературі і практиці. Встановлено та охарактеризовано такі напрямки дослідження соціальних очікувань особистості: філософський, соціологічний, нейрофізіологічний, психологічний, соціально-психологічний та напрямок конструювання майбутнього. Проаналізовано сучасний стан розвитку соціальних очікувань людини у контексті історії повсякденності. Розкрито сутність та психологічні змістові ознаки усіх напрямків дослідження. Зроблено висновок, що історичний вимір соціальних очікувань людини упорядковує отримані знання про напрямки предмету дослідження. Історичні аспекти, окреслені хронотопи становлення наукової проблеми у поєднанні з застосуванням порівняльного аналізування та синтезування, дедукції та індуктивного методу сприяють примноженню і збагаченню наукових знань. Історичний вимір дозволив створити теоретико-методологічну базу дослідження соціальних очікувань особистості. Окреслено напрямки подальших наукових пошуків у вигляді конструювання особистістю свого майбутнього у сучасному вимірі проблеми дослідження.
Anticipatory Resource of Temporary Regulation of Sensorimotor Action
(2022) Popovych, I.; Plokhikh, V.; Koval, I.; Stepanenko, L.; Nosov, P.; Zinchenko, S.; Boiaryn, L.; Zavatskyi, V.; Попович, І. С.; Плохіх, В. В.; Коваль, І. А.; Степаненко, Л. В.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Боярин, Л. В.; Завацький, В. Ю.
The aim of the study is to determine the composition and functional significance of anticipatory resources in the process of temporal regulation of sensorimotor action. Materials and methods. The subjects were male (35 people) and female (31 people) students. The tasks of a simple sensory response, a choice reaction (three alternatives), and a “double choice” were implemented in a computer version of the experiment. In the “double choice” task, the stimulation variation was first provided (possible stimuli: one or three), and then a stimulus for a fast motor response was presented after some time, the orientation time (independent variable). Results. The participants’ initial reaction to the option with three alternative stimuli in the “double choice” task was negative. The time of the motor response falls linearly as the orientation time increases in both the male and female groups for the variant with one possible stimulus and the frequency of anticipatory effects and premature actions increases in a quadratic pattern. It must be noted that with enough orientation time, determining the expected duration of the sensorimotor action is quite straightforward. It was demonstrated that, in the presence of a margin of orientation time, perational estimates and revisions of the time required to accomplish an action dramatically improve the likelihood of anticipatory effects. Conclusions. Actualization of the anticipatory resource (which includes temporary memory standards, the ability to accurately determine and correlate the durations of processes and time intervals, time estimation skills, and individual characteristics that influence decision making) ensures the determination of the total duration of a sensorimotor action, prompt correction of its implementation, and a significant reduction in the time it takes to respond to a motor stimulus. Мета дослідження полягає у визначенні складу та функціонального значення антиципаційних ресурсів у процесі тимчасової регуляції сенсомоторної дії. Матеріали і методи. Випробуваними були студенти чоловічої (35 осіб) та жіночої (31 людина) статі. У експерименті в комп’ютерному варіанті було реалізовано завдання простого сенсомоторного реагування, реакції вибору (три альтернативи) та “подвійного вибору”. У задачі “подвійного вибору” спочатку вказувався варіант стимуляції (можливих стимулів: один або три), після чого через деякий час – час орієнтування (незалежна змінна), пред’являвся стимул для швидкої рухової відповіді. Результати. У задачі “подвійного вибору” вихідним настановленням піддослідних був варіант з трьома можливими стимулами. Зі збільшенням часу орієнтування і в чоловічій, і в жіночій групах для варіанта з одним можливим стимулом час рухової відповіді зменшується лінійно, а ймовірність антиципаційних ефектів та ймовірність передчасних дій збільшується згідно із квадратичною закономірністю. Зазначається, що за достатнього часу орієнтування оцінка очікуваної тривалості сенсомоторного дії цілком визначена. Показано, що за наявності запасу часу орієнтування, оперативні оцінки та корекція часу виконання дії, різко підвищують ймовірність антиципаційних ефектів. Висновки. Актуалізація антиципаційного ресурсу (поєднує: тимчасові зразки пам’яті; здібності точного визначення та співвідношення тривалості процесів та тимчасових інтервалів; навички оцінки часу; індивідуальні особливості, що впливають на прийняття рішення) забезпечує визначення загальної тривалості сенсомоторної дії, оперативну корекцію виконання, суттєве зменшення часу рухової відповіді.
AUTOMATED IDENTIFICATION OF AN OPERATOR ANTICIPATION ON MARINE TRANSPORT
(2020) Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Cherniavskyi, V. V.; Zinchenko, S. M.; Prokopchuk, Y. A.; Makarchuk, D. V.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Чернявський, В. В.; Зінченко, С. М.; Прокопчук, Ю. О; Макарчук, Д. В.; Попович, И. С.; Чернявский, В. В.; Зинченко, С. М.; Прокопчук, Ю. А.
Context. The article discusses approaches to anticipation identification being an essential part of the decision-making process done by the operator by using the example of a sea captain in ergatic systems of critical infrastructures in the sea transport management. The mentioned above aspect of anticipation of operators can be regarded as being a complex form of human-machine interaction and, certainly, claims for further elaboration of information and tools to be used. Objective. The way to approach development is taken as being based on an information analysis of the full range of trajectories of decision-making by operators at the time of performing complex multi-stage actions. These items are rooting out of their adopted strategy of human-machine interaction. Besides, it leads to the formation of a metric being able to algorithmically represent the enormous number of variants. It can be done taking into account conditions of combinatorial representation in terms of the geometric theory of groups on the Cayley graph. Method. Being a part of the approach elaboration the having been obtained during the analysis of the database of navigation simulators mathematical model of experimental data collecting and processing succeeded to be constructed. To confirm the formalalgorithmic approach a simulation was challenged to be carried out helping to form the trajectory of the operator’s decision making in critical situations. It was felicitously performed basing on the three-factor ERO-AEA-EAPI model. Thus, the algebraic and software representation of the metric decision space is noticed to uncover approximate complex human-machine interactions in uncertain environments. As a result, the converting process of data of the main subject of critical infrastructure (i.e. the operator) into knowledge is able to be coped with. In addition, factors possible to be gauged in the proposed metric are able to be uncovered. Results. In order to carry out the feasibility assessment of the developed approach as well as formal-algorithmic ones, an experiment was performed by using the Navi Trainer 5000 navigation simulator (NTPRO 5000). During having one of the most troublesome operations i.e. mooring we wanted the server data to be analyzed. As a result, data about anticipation being shaped as triangular constructs in the quasi-isometric space of Cayley graph is reported to have been obtained. The automated neural networks being used for result obtaining led to delivering of the possibility to get multiple data regression and to analyze the relationships of many independent variables. It is considered to be clear evidence due to having found out results of scattering and reliability diagrams. Conclusions. The having been presented in the investigations formal-algorithmic approach together with the developed software tools and the approaches of converting data into knowledge about operator anticipation are said to embrace the possibility to classify and to identify individual decision-making strategies when managing a vessel and to predict the likelihood of poor consequences. With regarding to the cogency of the proposed approach and models these issues happen to have been successfully justified by means of the automated processing of experimental data. Актуальність. У статті розглядається підхід ідентифікації антиципації як важливої складової процесу прийняття рішень оператора на прикладі капітана далекого плавання в ергатичних системах критичних інфраструктур при управлінні морським транспортом. Розглянутий аспект антиципації операторів є складною формою людино-машинного взаємодії і вимагає розробки підходів та відповідних інформаційних засобів. Мета. Підхід щодо розробки засобів грунтується на інформаційному аналізі повного спектра траекторій прийняття рішень операторів в моменти виконання складних багатоетапних дій заснованих на прийнятій стратегії людино-машинної взаємодії. Такий підхід передбачає формування метрики здатної алгоритмічним способом відобразити простір варіантів в умовах комбинаторного передуявлення в термінах геометричної теорії груп на графі Келі. Метод. В рамках розробки підходу визначена математична модель збору та обробки експериментальних-тальних даних в ході аналізу бази даних навігаційних симуляторів. З метою підтвердження прийнятих формально-алгоритмічних підходів проведено імітаційне моделювання що формує траєкторію прийняття рішень оператора в критичних ситуаціях заснованих на трехфакторной моделі ERO-AEA-EAPI. Таким чином алгебраїчне і програмне представлення метричного простору прийняття рішень дозволяє апроксимувати складні людино-машинні взаємодії в умовах невизначеності і отримати підхід трансформації даних в знання про суб’єкта критичної інфраструктури – оператора. Результати. З метою підтвердження доцільності розроблених формально-алгоритмічних підходів був проведений експеримент з використанням навігаційного симулятора Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). В ході експерименту були проаналізовані дані сервера при виконанні однієї з найбільш складних операцій – швартуванні, і сформовані знання про антиципацію операторів у вигляді триангулярних конструктів на квазіізометричному просторі графа Келі. Результати моделювання із застосуванням автоматизованої нейроної мережі дозволили отримати множинну регресію даних і провести аналіз зв’язків незалежних змінних про що свідчать результати діаграм розсіювання і надійності. Висновки. Формально-алгоритмічні підходи, представлені в дослідженні, в поєднанні з розробленими програмними засобами, підходи перетворення даних у метаданні про антиципацію операторів дозволили класифікувати і визначити індивідуальні стратегії прийняття рішень при управлінні судном що дало змогу прогнозувати ймовірність катастрофічних наслідків. Результативність запропонованого підходу і моделей була успішно обгрунтована за результатами автоматизованої обробки експериментальних даних. Актуальность. В статье рассматриваются подходы идентификации антиципации как важной составляющей процесса принятия решений оператором на примере капитана дальнего плавания в эргатических системах критических инфраструктур при управлении морским транспортом. Рассматриваемый аспект антиципации операторов является сложной формой человеко-машинного взаимодействия и требует разработки информационных подходов и средств. Цель. Подход к разработке подходов основывается на информационном анализе полного спектра траекторий принятия решений операторов в моменты выполнения сложных многоэтапных действий основанных на принятой стратегии человекомашинного взаимодействия. Такой подход предполагает формирование метрики способной алгоритмическим способом отобразить пространства вариантов, в условиях комбинаторного представления, в терминах геометрической теории групп на графе Кэли. Метод. В рамках разработки подхода определена математическая модель сбора и обработки экспериментальных данных в ходе анализа базы данных навигационных симуляторов. С целью подтверждения принятых формально-алгоритмических подходов проведено имитационное моделирование формирующее траекторию принятия решений оператора в критических ситуациях основанных на трехфакторной модели ERO-AEA-EAPI. Таким образом алгебраическое и программное представление метрического пространства принятия решений позволяет аппроксимировать сложные человеко-машинные взаимодействия в условиях неопределенности и получить подход трансформации данных в знания о субъекте критической инфраструктуры – операторе. Результаты. С целью подтверждения целесообразности разработанного подхода и формально-алгоритмических подходов был проведен эксперимент с использованием навигационного симулятора Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). В ходе эксперимента были проанализированы данные сервера в ходе выполнения одной из наиболее сложных операций – швартовки, и сформированные знания об антиципации в виде триангулярных конструктов на квазиизометрическом пространстве графа Кэли. Результаты моделирования с применением автоматизированных нейронных сетей позволили получить множественную регрессию данных и провести анализ связей множества независимых переменных о чем свидетельствуют результаты диаграмм рассеивания и надежности. Выводы. Формально-алгоритмические подходы, представленные в исследовании, в сочетании с разработанными программными средствами, подходы преобразования данных в знания об антиципации операторов позволили классифицировать и определить индивидуальные стратегии принятия решений при управлении судном и прогнозировать вероятность катастрофических последствий. Результативность предложенного подхода и моделей была успешно обоснована по результатам автоматизированной обработки экспериментальных данных.
AUTOMATIC BEAMAIMING OF THE LASER OPTICAL REFERENCE SYSTEM AT THE CENTER OF REFLECTOR TO IMPROVE THE ACCURACY AND RELIABILITY OF DYNAMIC POSITIONING
(2021) Zinchenko, S.; Moiseienko, V.; Tovstokoryi, O.; Nosov, P.; Popovych, I.; Зінченко, С. М.; Мойсеєнко, В. С.; Товстокорий, О. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.
This paper addresses the issues of automatic beam aiming of the laser optical reference system (LORS) at the center of reflector in conditions of strong pitching and rolling. Practical observations show that LORS does not receive a stable or high-quality reflection and sometimes even complete loss of the reflection is observed in AQ1 conditions of strong waves. The authors have conducted full-scale experiments with the CyScan LORS, installed on a supply vessel “ESNAAD 225”, which confirmed instability and reflection loss under conditions of strong AQ2 pitching and rolling. Amethod and algorithmwere proposed for automatic aiming of the LORS beam into the center of reflector, which ensures a high reflection quality under conditions of strong pitching and rolling as well. The efficiency of automatic beam aiming under conditions of strong pitching and rollingwas verified by mathematical modeling inMATLAB. The practical value of the obtained results lies in opportunity to improve the quality of the reflected signal and, therefore, to increase the accuracy and reliability of dynamic positioning in general, which is especially important when operating near hazardous objects such as oil and gas platforms. У цій роботі розглядаються питання автоматичного наведення променю лазерної оптичної системи опорного позиціонування (LORS) у центр рефлектора в умовах сильної кільової та бортової хитавиці. Практичні спостереження показують, що у цих умовах LORS не отримує стабільного та якісного відбитого від рефлектору сигналу, а іноді спостерігається навіть повна втрата відбитого сигналу. Автори провели повномасштабні експерименти з лазерною оптичною системою опорного позиціонування CyScan на офшорному судні забезпечення “ESNAAD 225”, які підтвердили наявність нестабільного сигналу і навіть втрату сигналу в умовах сильної кільової та бортової хитавиці. Запропоновано метод, алгоритмічне та програмне забезпечення автоматичного наведення променю LORS у центр рефлектора, що забезпечує високу якість відбитого від рефлектора сигналу, у тому числі і в умовах сильної кільової та бортової хитавиці. Працездатність та ефективність автоматичного наведення променю LORS на рефлектор в умовах сильної кільової та бортової хитавиці перевірено математичним моделюванням у середовищі MATLAB. Практична цінність отриманих результатів полягає у можливості поліпшити якість відбитого сигналу а, отже, підвищити точність і надійність динамічного позиціонування у цілому, що особливо важливо при роботі поблизу небезпечних об'єктів, таких як нафтові та газові платформи.
AUTOMATIC CONTROL OF THE VESSEL MOVEMENT IN A STORM
(2021) Ben, A. P.; Zinchenko, S. M.; Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Бень, А. П.; Зінченко, С. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Зинченко, С. Н.; Попович, И. С.
AUTOMATIC DETERMINATION OF THE NAVIGATORS MOTIVATION MODEL WHEN OPERATING WATER TRANSPORT
(2021) Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Zinchenko, S. M.; Kobets, V. M.; Safonova, A. F.; Appazov, E. S.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Кобець, В. М.; Сафонова, Г. Ф.; Аппазов, Е. С.; Попович, І. С.; Зинченко, С. Н.; Кобец, В. Н.; Сафонова, А. Ф.; Аппазов, Э. С.; Попович, И. С.
Context. The article proposes an approach for automated identification of the navigators motivational model in the control of water transport. Algorithms for data extraction as a result of the man-machine interaction of navigator with the electronic control systems of the vessel during performing navigation operations of increased complexity are proposed. Objective. The purpose of research is to apply formal and algorithmic approaches to extracting data on the motivational model of navigator to prevent accidents in water transport. Method. The identification of manifestation determination of navigators’ mental activity by means of the visual concept of the geometric group theory is proposed. This approach delivered the visual systematic-logical combining of diagnostic methods aimed at determining navigators motivational centers and the processes of professional activity like maneuver performing. The key indicator of identification is said to be the parameter of the navigator’s activity as “rpm_port” having an impact on the vessel speed being a marker of intensification of the navigator’s physiological activity. Such an approach is beneficial in time phase identification while maneuvering indicating explicitly at the stepping up of the navigator’s physiological motivational state. It was proven to be correct based on the results due to Ward’s dendrogram, several statistical methods and applied software. The obtained research results encourage the prediction of the navigator’ motivational states in critical situations. Results. In order to confirm the proposed formal-algorithmic approach, an experiment was carried out using the navigation simulator Navi Trainer 5000. Automated analysis of experimental ones made it possible to form a motivational map of the navigator and determine the decision-making model affecting in the processes of control vessel in difficult situations. Conclusions. The proposed research approaches made it possible to automate the processes of extracting data indicating the principles of decision-making by navigator. The effectiveness of proposed approach was substantiated by the results of experimental data automated processing and the constructed tree-like decision-making spaces. Актуальність. У статті запропоновано підхід автоматизованої ідентифікації мотиваційної моделі навігаторів при управлінні морським транспортом. Запропоновано алгоритми вилучення даних в результаті людино-машинного взаємодії навігатора з електронними системами управління судном при виконанні навігаційних операцій підвищеної складності. Мета. Метою дослідження є застосування формального і алгоритмічного підходів до вилучення даних мотиваційної моделі навігатора для запобігання аварій на водному транспорті. Метод. Пропонується ідентифікація детермінованних проявів розумової діяльності навігаторів за допомогою візуальної концепції геометричної теорії груп. Такий підхід забезпечив наочне системо-логічне поєднання діагностичних методів що спрямовані на визначення мотиваційних центрів штурмана і процесів професійної діяльності, наприклад при виконанні маневрів. Ключовим показником ідентифікації вважається параметр активності штурмана «rpm_port», що впливає на швид- кість судна і є маркером посилення його фізіологічної активності. Такий підхід корисний для ідентифікації тимчасових фаз при маневруванні, що явно вказують на зміну мотиваційного стану навігатора. Даний аспект був доведений на підставі результатів дендрограмми Уорда, кількох статистичних методів і прикладного програмного забезпечення. Отримані результати досліджень дозволяють прогнозувати мотиваційні стани навігатора у критичних ситуаціях. Результат. З метою підтвердження запропонованого формально-алгоритмічного підходу був проведений експеримент з використанням навігаційного симулятора Navi Trainer 5000. Автоматизований аналіз експериментальних даних дозволив сформувати мотиваційну карту навігатора і визначити модель прийняття рішень що впливають на процеси управління судном у складних ситуаціях. Висновок. Запропоновані підходи дослідження дозволили автоматизувати процеси вилучення даних що вказують на принципи прийняття рішень навігатором. Результативність запропонованого підходу була обґрунтована за результатами автоматизованої обробки експериментальних даних і побудованих ознакових деревоподібних просторів прийняття рішень. Актуальность. В статье предложен подход автоматизированной идентификации мотивационной модели навигаторов при управлении морским транспортом. Предложены алгоритмы извлечения данных в результате человеко-машинного взаимодействия навигатора с электронными системами управления судном при выполнении навигационных операций повышенной сложности. Цель. Целью исследования является применение формального и алгоритмического подходов к извлечению данных мотивационной модели навигатора для предотвращения аварий на водном транспорте. Метод. Предлагается идентификация детермининированных проявлений мыслительной деятельности навигаторов с помощью наглядной концепции геометрической теории групп. Такой подход обеспечил наглядное систематико-логическое сочетание диагностических методов, направленных на определение мотивационных центров штурмана и процессов профессиональной деятельности, например при выполнении маневров. Ключевым показателем идентификации считается параметр активности штурмана «rpm_port», влияющий на скорость судна и являющийся маркером усиления его физиологической активности. Такой подход полезен для идентификации временной фазы при маневрировании, что явно указывает на изменение мотивационного состояния навигатора. Данный аспект был доказан на основании результатов дендрограммы Уорда, нескольких статистических методов и прикладного программного обеспечения. Полученные результаты исследований позволяют прогнозировать мотивационные состояния навигатора в критических ситуациях. Результат. С целью подтверждения предложенного формально-алгоритмического подхода был проведен эксперимент с использованием навигационного симулятора Navi Trainer 5000. Автоматизированный анализ экспериментальных данных позволил сформировать мотивационную карту навигатора и определить модель принятия решений влияющих на процессы управления судном в сложных ситуациях. Вывод. Предложенные подходы исследования позволили автоматизировать процессы извлечения данных указывающих на принципы принятия решений навигатором. Результативность предложенного подхода была обоснована по результатам автоматизированной обработки экспериментальных данных и построенных признаковых древовидных пространств принятия решений.
AUTOMATIC VESSEL CONTROL IN STORMY CONDITIONS
(2021) Mateichyk, V.; Zinchenko, S.; Tovstokoryi, O.; Nosov, P.; Nahrybelnyi, Ya.; Popovych, I.; Kobets, V.; Матейчук, В. М.; Зінченко, С. М.; Товстокорий, О.; Носов, П. С.; Нагребельний, Я.; Попович, І. С.; Кобець, В. М.
Управління судном під час шторму є найскладнішим етапом плавання судна, оскільки вимагає швидкого прийняття рішень у складних умовах. Практичний досвід показує, що погіршення умов праці екіпажу зазвичай пов’язане зі збільшенням кількості контрольних помилок. У статті розглядається можливість автоматичного керування судном у штормових умовах шляхом автоматичного обчислення в бортовому контролері судна оптимальної безпечної швидкості та курсу під час шторму. Це дозволило значно підвищити точність розрахунків, виключити людський фактор, зменшити виснаження екіпажу, підвищити надійність управління судном у шторм. Ефективність та результативність методу, алгоритмічного та програмного забезпечення перевірено на стенді імітаційного моделювання у замкненому циклі з математичними моделями суден навігаційного тренажера Navi Trainer 5000.
CONTROL REDUNDANCY AS A QUANTITATIVE MEASURE OF MANEUVERABILITY
(2021) Zinchenko, S. M.; Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Зінченко, С. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Зинченко, С. Н.; Попович, И. С.
The purpose of the article is to determine the criterion of control redundancy and calculate its value for various types of vessels and navigation modes. A brief review was carried out and it was concluded that redundancy controls are mostly used only as a backup to improve reliability, but not as a means of optimizing control. The dependence of the vessel’s maneuvering capabilities on the value of this criterion and its importance in the classification is shown. A formula for calculating control redundancy is proposed, and control redundancy values are calculated for vessels with different control schemes.
DEVELOPMENT AND EXPERIMENTAL STUDY OF ANALYZER TO ENHANCE MARITIME SAFETY
(2021) Nosov, P.; Zinchenko, S.; P l o k h i k h, V .; Popovych, I. S.; P r o k o p c h u k, Y.; M a k a r c h u k, D.; Mamenko, P.; M o i s e i e n k o, V.; B e n, A .; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Плохіх, В. В.; Попович, І. С.; Прокопчук, Ю. О.; Макарчук, Д. В.; Маменко, П. П.; Мойсеєнко, В. С.; Бень, А. П.
On the basis of empirical experimental data, relationships were identified indicating the influence of navigators’ response to such vessel control indicators as maneuverability and safety. This formed a hypothesis about a non-random connection between the navigator’s actions, response and parameters of maritime transport management. Within the framework of this hypothesis, logical-formal approaches were proposed that allow using server data of both maritime simulators and operating vessels in order to timely identify the occurrence of a critical situation with possible catastrophic consequences. A method for processing navigation data based on the analysis of temporal zones is proposed, which made it possible to prevent manifestations of reduced efficiency of maritime transport management by 22.5 %. Based on cluster analysis and automated neural networks, it was possible to identify temporary vessel control fragments and classify them by the level of danger. At the same time, the neural network test error was only 3.1 %, and the learning error was 3.8 %, which ensures the high quality of simulation results. The proposed approaches were tested using the Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Finland). The simulation of the system for identifying critical situations in maritime transport management made it possible to reduce the probability of catastrophic situations by 13.5 %. The use of automated artificial neural networks allowed defining critical situations in real time from the database of maritime transport management on the captain’s bridge for an individual navigator. На основі емпіричних експериментальних даних були ідентифіковані зв’язки, що вказують на вплив реакцій навігаторів (судноводіїв) на такі показники управління судном як маневреність і безпека. Це сформувало гіпотезу про невипадковий зв’язок між діями навігатора, його реакціями та параметрами управління морським транспортом. У рамках зазначеної гіпотези були запропоновані логіко-формальні підходи, що дозволяють застосувати серверні дані як морських симуляторів, так і діючих суден морського транспорту з метою своєчасної ідентифікації виникнення критичної ситуації з ймовірними катастрофічними наслідками. Запропоновано метод обробки навігаційних даних, що заснований на аналізі темпоральних зон, який дозволив попередити прояви зниження результативності управління морським транспортом на 22,5 %. На основі кластерного аналізу і автоматизованих нейронних мереж вдалося виділити часові фрагменти управління судном і класифікувати їх відповідно до рівня небезпеки. При цьому тестова помилка нейронної мережі склала лише 3,1 %, а помилка навчання 3,8 %, що забезпечує високу якість отриманих результатів моделювання. Запропоновані підходи були апробовані із застосуванням навігаційного тренажера Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Фінляндія). Проведене імітаційне моделювання системи ідентифікації критичних ситуації під час управління морським транспортом дозволило зменшити ймовірність виникнення катастрофічних ситуацій на 13,5 %. Використання автоматизованих штучних нейронних мереж дозволило проводити ідентифікацію критичних ситуацій в режимі реального часу на основі бази даних управління морським транспортом на капітанському містку для індивідуального навігатора.
DEVELOPMENT OF MEANS FOR EXPERIMENTAL IDENTIFICATION OF NAVIGATOR ATTENTION IN ERGATIC SYSTEMS OF MARITIME TRANSPORT
(2020) Nosov, P. S.; Palamarchuk, I.; Zinchenko, S.; Popovych, I. S.; Nahrybelnyi, Y.; Nosova, H.; Носов, П. С.; Паламарчук, І. В.; Зінченко, С. М.; Попович, І. С.; Нагрибельний, Я. А.; Носова, Г. В.
The article discusses the issues of identification of models of analysis of the navigational situation by the navigator during the passage in narrow places and port areas; this is especially relevant in critical situations. As part of the research, an analysis of literary sources was carried out, which made it possible to characterize this direction as actual for the development of special means of an experimental nature. As the main goal, the article presents formal-logical approaches to the development of software and hardware means for determining the areas of attention of the navigator as a subject of an ergatic system. A mechanism was determined for the formation the indexes of the analytical activities of the navigator during assessing the situation, mathematical models, and means for clarifying the position of the navigator on the navigation bridge. A geometric approximation of indexes was proposed, the metric of which can significantly reduce the identification time of critical situations and prevent negative consequences. The carried experiments by using the certified navigation simulator Navi Trainer 5000 confirmed the effectiveness and practical value of the proposed approaches, which will greatly improve the retraining of marine crew. У статті розглянуті питання ідентифікації моделей аналізу навігаційної обстановки судноводієм під час виконання переходу в вузькостях і припортових зонах, що особливо значимо в критичних ситуаціях. В рамках дослідження проведено аналіз літературних джерел, що дозволило охарактеризувати даний напрямок як актуальне для розробки спеціальних засобів експериментального характеру. В якості основної мети в статті представлені формально-логічні підходи розробки програмно-апаратних засобів визначення зон уваги навігатора як суб’єкта ергатичної системи. Були визначені механізм формування порядків аналітичної діяльності навігатора в ході оцінки ситуації, математичні моделі, засоби для уточнення положення навігатора на капітанському містку. Запропоновано геометрична апроксимація порядків, метрика якої дозволяє значно зменшити час ідентифікації критичних ситуацій і запобігти негативним наслідкам. Проведені експерименти з використанням сертифікованого навігаційного тренажера Navi Trainer 5000 підтвердили результативність і практичну цінність використаних підходів, що в значній мірі дозволило поліпшити перепідготовку плавскладу.
Diagnostic system of perception of navigation danger when implementation complicated maneuvers.
(2020) Nosov, P. S.; Zinchenko, S. M.; Popovych, I. S.; Ben, A. P.; Nahrybelnyi, Y. А.; Mateichuk, V. M.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Попович, І. С.; Бень, A. П.; Нагрибельний, Я. А.; Матейчук, В. М
The article focuses on the question of automated decision-making analysis made by the operator in ergatic systems of critical infrastructures on the example of marine transport control in difficult navigation conditions. It is evident enough that the main criterion for an adequate perception of input information done by an operator is highly likely to predict the choice of behavioral decision-making strategies in discrete time conditions. However, the difficulty of mod-eling the operator’s actions is found to be lying in non-linear pattern of taking definite decisions in emergency situa-tions and deviations from the Codes and Rules.
EXPERIMENTAL RESEARCH OF EFFECTIVE “THE SHIP’S CAPTAIN AND THE PILOT” INTERACTION FORMATION BY MEANS OF TRAINING TECHNOLOGIES
(2020) Popovych, I. S.; Cherniavskyi, V. V.; Dudchenko, S. V.; Zinchenko, S. M; Nosov, P. S.; Yevdokimova, O. O.; Burak, O. O.; Mateichuk, V. M.; Попович, І. С.; Чернявський, В. В.; Дудченко, С. В.; Зінченко, С. М.; Носов, П. С.; Євдокимова, О. О.; Буряк, О. О.; Матейчук, В. М.
The purpose of the experimental study is to form an effective “The Ship’s Captain / the Pilot” interaction that will ensure optimum maneuverability of the vessel, taking into account all threats, dangers and warnings. Positive trends in the studied parameters of the delegates (n=3) of the course “Master/Pilot Relationships on the bridge”: LEAp (t=.184; p> .05); AM (t=.074; p> .05), TC (t=.087; p> .05); I (t=.057; p> .05); SC (t=.074; p> .05) and PO (t=.035; p> .05) were established. Метою експериментального дослідження є формування ефективної взаємодії “Капітан/Лоцман”, яка забезпечить оптимальне маневрування судном, з урахуванням усіх загроз, небезпек і застережень. Встановлено позитивні тенденції у досліджуваних параметрах делегатів (n=3) курсу “Master/Pilot Relationships on the bridge”: LEAp (t=.184; p > .05); AM (t=.074; p > .05), TC (t=.087; p > .05); I (t=.057; p > .05); SC (t=.074; p > .05) and PO (t=.035; p > .05).
Formal Approaches to Identify Cadet Fatigue Factors by Means of Marine Navigation Simulators
(2020) Nosov, P.; Ben, A.; Zinchenko, S.; Popovych, I. S.; Mateichuk, V.; Nosova, H.; Носов, П. С.; Бень, А. П.; Зінченко, С. М.; Попович, І. С.; Носова, Г. В.
Contemporary marine education tends to have been using navigation simulators enabling cadets to be trained for any unlikely event. These issues are sure to be in the sector with high demand focusing on safety. Thus, they would be extremely beneficial for marine industry. The proposed study aims to identify seafarer fatigue during the maneuver carrying out according to circumstantial evidence and, as a result, the influence of this phenomenon on the trajectory formation of transition or maneuver experiences. In addition to it, the method of cadet posture identification is generally revealed. To summarize all this information exo – back spine and an automated system are proposed to be used. The study provides the mechanism formation of spatial trajectory taking into account the identification of fatigue indicators. This issue will, eventually, benefit into reducing risks of accidents. Besides, a formal description of perception and decision-making processes being performed by the cadet by means of modal logic and algebra of events are introduced in the preceding article. It is a basis for determining the stages and individual preferences in the formation of the trajectory transition (maneuver). To make ground, the experiment within the framework of analyses of the mooring operation carrying out is sure to be named an effective one. This article proposes comprehensive approaches and provides the possibility to classify models for the formation of the trajectory of the cadet in conditions of fatigue crack factors.
Identification of distortion of the navigator's time in model experiment
(2020) Nosov, P. S.; Cherniavskyi, V. V.; Zinchenko, S. M.; Popovych, I. S.; Prokopchuk, Y. A.; Safonov, M. S.; Носов, П. С.; Чернявский, В. В.; Зинченко, С. М.; Попович, И. С.; Прокопчук, Ю. А.; Сафонов, М. С.; Попович, І. С.
This article discusses a formal analysis of time perception made by sea transport navigators being in critical situations while performing vessel navigation. The carried out analysis of experimental data and investigations of marine accidents provided us with valuable insights of having wide range of cases in which navigators, while performing complex maneuvers (i.e. mooring operation), are highly likely to be involved into facing challenges of getting poor time comprehension during template implementation process. It is worth mentioning that while having it this very issue is being influenced on by external and internal factors. It, for its part, is noticed to considerably contribute into the increased likelihood of accidents. The main goal of this study is reported to be the development of a concept of having formal and automated means and methods for the identification distortion of the navigator's time (DNT) as being an indicator of negative manifestation of human factor in critical situations. For the sake of having been able to accomplish this goal a generalized model for the formation of t DNT was proposed as well as mathematical models and automated tools were introduced to be used for DNT intervals identification when analyzing the physical trajectory of the vessel's movement. Besides, the generating individual time codes in emergency situations system is managed to be successfully revealed. Moreover, the carried out experiments using the certified navigation simulator Navi Trainer 5000 are said to have confirmed the convincing cogency and to have made clear evidences of providing practical value of the proposed approaches. It goes without saying that these issues are sure to significantly improve the safety-driven process of keeping a navigational watch while navigating a vessel. В статье проведен формальный анализ восприятия времени навигаторами морского транспорта в критических ситуациях при управлении судном. Анализ экспериментальных данных и расследования морских катастроф показал, что в широком ряде случаев навигаторы во время выполнения сложных маневров, на примере швартовки судна, неадекватно воспринимают время выполнения типовых операций в условиях влияния внешних и внутренних факторов, что значительно повышает вероятность возникновения аварий. В качестве основной цели исследования выступает разработка формальных и автоматизированных средств и методов определения дисторсии времени навигатора (ДВН) как показателя проявления негативного человеческого фактора в критических ситуациях. Для выполнения поставленной цели была предложена обобщенная модель формирования ДВН, разработаны математические модели и автоматизированные средства для идентификации интервалов ДВН при анализе физической траектории движения судна, а также система формирования индивидуальных временных кодов в критических ситуациях. Проведенные эксперименты с использованием сертифицированного навигационного тренажера Navi Trainer 5000 подтвердили результативность и практическую ценность предложенных подходов, что в значительной мере позволит повысить безопасность несения навигационной вахты при управлении судном.
IDENTIFICATION OF MARINE EMERGENCY RESPONSE OF ELECTRONIC NAVIGATION OPERATOR
(2021) Nosov, P. S.; Cherniavskyi, V. V.; Zinchenko, S. M.; Popovych, I. S.; Nahrybelnyi, Ya. А.; Nosova, H. V.; Носов, П. С.; Чернявський, В. В.; Зінченко, С. М.; Попович, І. С.; Нагрибельний, Я. А.; Чернявский, В. В.; Зинченко, С. Н.; Попович, И. С.; Нагрибельный, Я. А.; Носова, Г. В.
Context. The article introduces an approach for analyzing the reactions of a marine electronic navigation operator as well as automated identification of the likelihood of the negative impact of the human factors in ergatic control systems for sea transport. To meet the target algorithms for providing information referring to the results of human-machine interaction of an operator in marine emergency response situations while managing increasing complexity of navigation operations’ carrying out are put forward. Objective. The approach delivers conversion of the operator’s actions feature space into a logical-geometric one of p-adic systems making the level of the operator’s intellectual activity by using automated means highly likely to be identified. It is sure to contribute to its dynamic prediction for the sake of further marine emergency situations lessening. Method. Within the framework of the mentioned above approach attaining objective as automated identification of the seg mented results of human-machine interactions a method for transforming deterministic fragments of an operator’s intellectual activity in terms of p-adic structures is proposed to be used. To cope with such principles as specification, generalization as well as transi tions to different perception spaces of the navigation situation by the operator are said to be formally specified. Having been carried out of simulation modeling has turned out to confirm the feasibility of the proposed above approach causing, on the grounds of tem porary identifiers, the individual structure of the operator’s reactions to be determined. As a result, the data obtained has delivered the possibility of having typical situations forecasted by using automated multicriteria methods and tools. This issue for its part is said to be spotted as identification of individual indicators of the operator’s reaction dynamics in complex man-machine interaction. Results. In order to have the proposed formal-algorithmic approach approved an experiment was performed using the navigation simulator Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Automated analysis of experimental server and video data have furnished the means of deterministic operator actions identification in the form of metadata of the trajectory of his reactions within the space of p-adic struc tures. Thus, the results of modeling involving automated neural networks are sure to facilitate the time series of the intellectual activ ity of the electronic marine navigation operator to be identified and, therefore, to predict further reactions with a high degree of reli ability. Conclusions. The proposed formal research approaches combined with the developed automated means as well as algorithmic and methodological suggestions brought closer to the objectives for solving the problem of automated identification of the negative impact of the human factors of the electronic navigation operator on a whole new level. The efficiency of the proposed approach is noticed to have been approved by the results of automated processing of experimental data and built forecasts. Актуальність. У статті запропоновано підхід аналізу реакцій оператора морської електронної навігації та автоматизо ваної ідентифікації негативного впливу його людського фактору в ергатичних системах управління морським транспортом. Запропоновано алгоритми зчитування інформації про результати людино-машинного взаємодії оператора у критичних ситуаціях при виконанні навігаційних операцій підвищеної складності. Мета. Метою дослідження є розробка підходу що дозволяє перетворити простір ознак щодо дій оператора у вигляді ло гіко-геометричного простору p-адичних систем, в результаті якого з’являється можливість ідентифікації рівня інтелектуаль ної діяльності оператора за допомогою автоматизованих засобів і спрогнозувати його динаміку для нівелювання критичних ситуацій. Метод. В рамках підходу і з метою автоматизованої ідентифікації сегментованих результатів людино-машинної взаємо дії описано метод перетворення детермінованих фрагментів інтелектуальної діяльності оператора в термінах p-адічних структур. Формально описані принципи деталізації, узагальнення, а також переходів у різні простори сприйняття навігацій ної ситуації оператором. Проведено імітаційне моделювання що підтверджує доцільність запропонованого підходу і дозво ляє на основі часових ідентифікаторів визначити індивідуальну структуру реакцій оператора. Отримані дані дозволяють виконувати прогнозування для типових ситуацій із застосуванням автоматизованих багатокритеріальних методів і засобів, що у свою чергу дає можливість ідентифікувати індивідуальні показники динаміки реакцій оператора у складній людино машинній взаємодії. Результати. З метою підтвердження запропонованого формально-алгоритмічного підходу був проведений експеримент з використанням навігаційного симулятора Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Автоматизований аналіз експериментальних серверних даних, даних відеоряду, дозволив ідентифікувати детерміновані дії оператора у вигляді метаданих траєкторії його реакцій в рамках просторів p-адичних структур. Результати моделювання із застосуванням автоматизованих нейронних мереж дозволили отримати часові ряди інтелектуальної діяльності оператора електронної морської навігації та з достатнім ступенем надійності виконувати прогноз подальших реакцій. Висновки. Запропоновані формальні підходи дослідження, в поєднанні із розробленими автоматизованими засобами, а також алгоритмічними і методологічними пропозиціями дозволили на новому рівні підійти до вирішення проблеми автома тизованої ідентифікації негативного прояву людського фактора оператора електронною навігації. Результативність запропонованого підходу була обґрунтована за результатами автоматизованої обробки експериментальних даних і побудованих прогнозів. Актуальность. В статье предложен подход анализа реакций оператора морской электронной навигации и автоматизи рованной идентификации негативного влияния его человеческого фактора в эргатических системах управления морским транспортом. Предложены алгоритмы считывания информации о результатах человеко-машинного взаимодействия опера тора в критических ситуациях при выполнении навигационных операций повышенной сложности. Цель. Целью исследования является разработка подхода позволяющего преобразовать признаковое пространство дейст вий оператора в виде логико-геометрического пространства p-адических систем, в результате которого появляется возмож ность идентифицировать уровень интеллектуальной деятельности оператора с помощью автоматизированных средств и спрогнозировать его динамику для нивелирования критических ситуаций. Метод. В рамках подхода и с целью автоматизированной идентификации сегментированных результатов человеко машинные взаимодействия описан метод преобразования детерминированных фрагментов интеллектуальной деятельности оператора в терминах p-адических структур. Формально описаны принципы детализации, обобщения, а также переходов в различные пространства восприятия навигационной ситуации оператором. Проведено имитационное моделирование под тверждающее целесообразность предложенного подхода и позволяющее на основе временных идентификаторов определить индивидуальную структуру реакций оператора. Полученные данные позволяют выполнять прогнозирование для типовых ситуаций с применением автоматизированных многокритериальных методов и средств, что в свою очередь дает возмож ность идентифицировать индивидуальные показатели динамики реакций оператора в сложном человеко-машинном взаимо действии. Результаты. С целью подтверждения предложенного формально-алгоритмического подхода был проведен эксперимент с использованием навигационного симулятора Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). Автоматизированный анализ экспериментальных серверных данных, данных видеоряда, позволил идентифицировать детерминированные действия оператора в виде метаданных траектории его реакций в рамках пространств p-адических структур. Результаты моделирования с применением автоматизированных нейронных сетей позволили получить временные ряды интеллектуальной деятельности оператора электронной морской навигации и с достаточной степенью надежности выполнять прогноз дальнейших реакций. Выводы. Предложенные формальные подходы исследования, в сочетании с разработанными автоматизированными средствами, а также алгоритмическими и методологическими предложениями позволили на новом уровне подойти к решению проблемы автоматизированной идентификации негативного проявления человеческого фактора оператора электронной навигации. Результативность предложенного подхода была обоснована по результатам автоматизированной обработки экспериментальных данных и построенных прогнозов.
IMPROVING THE ACCURACY AND RELIABILITY OF AUTOMATIC VESSEL MOUTION CONTROL SYSTEM
(2020) Popovych, I. S.; Zinchenko, S. M.; Ben, A. P.; Nosov, P. S.; Mamenko, P. P.; Mateichuk, V. M.; Зінченко, С. М.; Попович, І. С.; Бень, А. П.; Носов, П. С.; Маменко, П. П.; Матейчук, В. М.; Попович, И. С.; Зинченко, С. Н.; Матейчук, В. Н.
Context. There were considered the issues of improving the accuracy and reliability of automatic vessel motion control systems in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sensors and actuators. The object of research is the process of automatic vessel motion control in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sensors and actuators. The subject of research is a method and algorithms for improving the accuracy and reliability of auto-matic vessel motion control systems in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sen-sors and actuators. Objective. The aim of the research is development a method and algorithms for improving the accuracy and reliability of automatic vessel motion control systems in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sensors and actuators. Method. This goal is achieved by using in onboard controller of the automatic vessel motion control systems an observer to estima-tion the parameters of the state vector in the linear motion channel by measurements of linear speed and position sensors; estimation the parameters of the state vector in the angular motion channel by measurements of rotational speed and angular position sensors; continu-ous monitoring of the measured information by comparing it with the obtained estimations; correction estimations in the linear motion channel by measurements of linear speed and position sensors that have passed control; correction estimations in the angular motion channel by measurements of rotational speed and angular position sensors that have passed control; formation of a sensor failure in the linear motion channel ( linear speed sensor or position sensor ), if its measurements differ from the corresponding estimations for a greater than permissible value, to parry the failure in the linear motion channel by disconnecting the failed sensor from the observer and further estimation according to another sensor working in pairs; formation of a sensor failure in the angular motion channel ( rotation speed sensor or angular position sensor ), if its measurements differ from the corresponding estimations for a greater than permissible value, to parry the failure in the angular motion channel by disconnecting the failed sensor from the observer and further estimation ac-cording to another sensor working in pair; formation of an actuators failure in the linear motion channel ( engine, automation or other device) if a simultaneous or sequential failure of both sensors were detected - linear speed sensor and position sensor, actuator failure alarm in the linear motion channel; formation of an actuators failure in the angular motion channel ( rudders, drives, other devices ) if a simultaneous or sequential failure of both sensors were detected — rotation speed sensor and angular position sensor, actuator failure alarm in the angular motion channel. This method and algorithms make it possible to improve the accuracy and reliability of automatic vessel motion control processes in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sensors and actuators. Results. The proposed method and algorithms for improving the accuracy and reliability of automatic vessel motion control sys-tems in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sensors and actuators were verified by mathematical modeling in the MATLAB environment of the control object movement in a closed circuit with a control system for various types of vessels, navigation areas, weather conditions and cases of large deviations in sensors measurements during maneuver-ing and failures of sensors and actuators. Conclusions. The results of mathematical modeling confirmed the efficiency of the developed method and algorithms and allow to recommend them for practical use in the development of mathematical support for automatic vessel motion control systems in conditions of large deviations in sensors measurements during maneuvering and failures of sensors and actuators. Актуальність. Розглянуті питання підвищення точності і надійності систем автоматичного керування рухом судна при значних відхиленнях вимірюваної сенсорами інформації у процесі маневрування судна та при відмовах сенсорів і виконуючих пристроїв. Об’єктом дослідження є процес автоматичного керування рухом судна при значних відхиленнях вимірюваної сен-сорами інформації у процесі маневрування судна та при відмовах сенсорів і виконуючих пристроїв. Суб’єктом дослідження є метод і алгоритми підвищення точності і надійності систем автоматичного керування рухом судна при значних відхиленнях вимірюваної сенсорами інформації у процесі маневрування судна та при відмовах сенсорів і виконуючих пристроїв. Мета. Метою дослідження є розробка методу та алгоритмів підвищення точності і надійності систем автоматичного керу-вання рухом судна при значних відхиленнях вимірюваної сенсорами інформації у процесі маневрування судна та при відмовах сенсорів і виконуючих пристроїв. Метод. Ця мета досягається за рахунок використання у бортовому контролері системи автоматичного керування рухом судна оцінювача параметрів вектору стану у каналі лінійного руху по даним вимірювання лінійної швидкості і переміщення; оцінювання параметрів вектору стану у каналі кутового руху по даним вимірювання кутової швидкості і переміщення, постій-ного контролю за достовірністю вимірюваної інформації шляхом її порівняння з отриманими оцінками параметрів вектору стану; коригування оцінок у каналі лінійного руху по виміряним сенсорами даним лінійної швидкості і лінійного переміщення, що пройшли перевірку; коригування оцінок у каналі кутового руху по виміряним сенсорами даним кутової швидкості і куто-вого переміщення, що пройшли перевірку; формування відмови датчика у каналі лінійного руху ( датчика лінійної швидкості або датчика лінійного переміщення ), якщо його вимірювання відрізняються від оцінок на величину більшу допустимої, пари-рування відмови датчика у каналі лінійного руху шляхом його відключення від оцінювача та подальшого оцінювання по ін-формації іншого датчика, що працює з ним у парі; формування відмови датчика у каналі кутового руху ( датчика кутової шви-дкості або датчика кутового положення ), якщо його вимірювання відрізняються від оцінок на величину більшу допустимої, парирування відмови датчика у каналі кутового руху шляхом його відключення від оцінювача та подальшого оцінювання параметрів по інформації іншого датчика, що працює з ним у парі; формування відмови по управлінню у каналі лінійного руху ( силової установки, автоматики або іншого виконуючого пристрою ), якщо одночасно, або послідовно, через невеликий про-міжок часу, зафіксована відмова обох датчиків ( лінійної швидкості і лінійного переміщення ), формування алярму про відмо-ву управління у каналі лінійного руху; формування відмови по управлінню у каналі кутового руху ( керма, приводів, інших виконуючих пристроїв ), якщо одночасно або послідовно, через невеликий проміжок часу, зафіксовано відмову обох датчиків ( кутової швидкості і кутового переміщення ), формування алярму у каналі управління кутовим рухом. Даний метод та алго-ритми дозволяють підвищити точність та надійність автоматичної системи керування рухом судна при значних відхиленнях вимірюваної сенсорами інформації у процесі маневрування та при відмовах сенсорів і виконуючих пристроїв. Результати. Запропонований метод і алгоритми підвищення точності і надійності систем автоматичного керування рухом судна були перевірені математичним моделюванням у середовищі MATLAB процесів керування рухом судна у замкнутій схемі із системою керування для різних типів суден, районів плавання, погодних умов, випадків значних відхилень вимірюва-ної інформації при маневруваннях та відмов сенсорів і виконуючих пристроїв. Висновки. Результати проведеного математичного моделювання підтвердили працездатність та ефективність запропоно-ваного метода і алгоритмів та дозволяють рекомендувати їх для практичного використання при розробці математичного за-безпечення бортових контролерів систем автоматичного керування рухом суден, що працюють в умовах значних відхилень вимірюваної інформації у процесі маневрування та в умовах відмов сенсорів і виконуючих пристроїв. Актуальность. Рассмотрены вопросы повышения точности и надежности систем автоматического управления движением судна в условиях повышенных ошибок измерений при маневрировании и отказов сенсоров и исполнительных устройств. Объектом исследования является процесс автоматического управления движением судна в условиях повышенных ошибок измерений при маневрировании и отказов сенсоров и исполнительных устройств. Субъектом исследования является метод и алгоритмы повышения точности и надежности систем автоматического управления движением судна в условиях повышенных ошибок измерений при маневрировании и отказов сенсоров и исполнительных устройств. Цель. Целью исследования является разработка метода и алгоритмов повышения точности и надежности систем автома-тического управления движением судна в условиях повышенных ошибок измерений при маневрировании и отказов сенсоров и исполнительных устройств. Метод. Эта цель достигается за счет использования в бортовом контроллере системы автоматического управления движе-нием судна наблюдающего устройства для оценки параметров вектора состояния в канале линейного движения по данным измерений линейной скорости и перемещения; оценивания параметров вектора состояния в канале углового движения по дан-ным измерений угловой скорости и углового перемещения, постоянного контроля за достоверностью измеряемой информа-ции путем ее сравнения с полученными оценками параметров вектора состояния; корректировки оценок в канале линейного движения по измерениям линейной скорости и линейного перемещения, которые прошли контроль; корректировки оценок в канале углового движения по измеряниям угловой скорости и углового перемещения, которые прошли контроль; формирова-ние отказа датчика в канале линейного движения ( датчика линейной скорости или датчика линейного перемещения ), если его измерения отличаются от оценок на величину, большую допустимой, парирование отказа датчика в канале линейного движе-ния путем его отключения от наблюдателя и дальнейшего оценивания по информации другого датчика, что работает с ним в паре; формирование отказа датчика в канале углового движения ( датчика угловой скорости или датчика углового перемеще-ния ), если его измерения отличаются от оценок на величину, большую допустимой, парирование отказа датчика в канале углового движения путем его отключения от наблюдателя и дальнейшего оценивания по информации другого датчика, что работает с ним в паре; формирование отказа по управлению в канале линейного движения ( силовой установки, автоматики или другого исполнительного устройства ), если одновременно или последовательно, через небольшой промежуток времени, выявлены отказы обеих датчиков ( линейной скорости и линейного перемещения ), формирование аларма об отказе управле-ния в канале линейного движения; формирование отказа по управлению в канале углового движения ( руля, приводов, авто-матики или другого исполнительного устройства ), если одновременно или последовательно, через небольшой промежуток времени, выявлены отказы обеих датчиков ( угловой скорости и углового перемещения ), формирование аларма об отказе управления в канале углового движения. Данный метод и алгоритмы позволяют повысить точность и надежность систем ав-томатического управления движением судна в условиях повышенных ошибок измерений при маневрировании и отказов сен-соров и исполнительных устройств. Результати. Предложенный метод и алгоритмы повышения точности и надежности систем автоматического управления движением судна были проверены математическим моделированием в среде MATLAB процессов управления движением суд-на для различных типов судов, районов плавання, погодних условий, случаев повышенных ошибок измерений при маневриро-вании и отказов сенсоров и исполнительных устройств. Выводы. Результаты проведенного математического моделирования подтверждают работоспособность и эффективность предложенного метода и алгоритмов и позволяют рекомендовать их для практического использования при разработке мате-матического обеспечения бортовых контроллеров систем автоматического управления движением судов, которые работают в условиях повышенных ошибок измерений при маневрировании и отказов сенсоров и исполнительных устройств.
IMPROVING THE ACCURACY OF AUTOMATIC CONTROL WITH MATHEMATICAL METER MODEL IN ON-BOARD CONTROLLER
(2020) Zinchenko, S. M.; Mateichuk, V. M.; Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Appazov, E. S.; Зінченко, С. М.; Матейчук, В. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Аппазов, Е. С.; Зинченко, С. Н.; Матейчук, В. Н.; Попович, И. С.; Аппазов, Э. С.
Context. The article discusses the issues of increasing the accuracy of automatic control of a moving object using a mathematical model of a meter and a device observing measurement errors in the on-board controller of the control system. The object of the research is the processes of automatic control of a moving object with a mathematical model of a meter and a device observing measurement errors in the on-board controller of the control system. The subject of the research is a method and algorithms for increasing the accuracy of automatic control of a moving object with a mathematical model of a meter and a device observing measurement errors in the on-board controller of the control system. Objective. The aim of research is an improving the accuracy of automatic control of a moving object. Method. This aim is achieved through the use in the on-board controller of the control system of the mathematical meter model and the observing device built on its basis, the estimation of the useful component and the systematic error, depending on the motion parameters of the controlled object, using only the useful component for control, without systematic error. Results. A method and algorithms for increasing the control accuracy of a moving object through the use in the on-board controller of a mathematical meter model and an observer of systematic measurement errors, built on its basis, have been developed. The efficiency and effectiveness of the developed method and algorithms were confirmed by mathematical modeling in the MATLAB environment of the control processes of a moving object in a closed circuit with a control system. Conclusions. The results of mathematical modeling confirmed the operability and efficiency of the proposed method and algorithms and allow them to be used for practical purposes in the development of mathematical support for high – precision automatic control systems. Актуальність. У статті розглянуті питання підвищення точності автоматичного керування рухомим об’єктом з використанням математичної моделі вимірювача та спостерігаючого за похибками вимірювання пристрою у бортовому контролері системи керування. Об’єктом дослідження є процеси автоматичного керування рухомим об’єктом з математичною моделлю вимірювача та спостерігаючого за похибками вимірювання пристрою у бортовому контролері системи керування. Предметом дослідження є метод і алгоритми підвищення точності автоматичного керування рухомим об’єктом з математичною моделлю вимірювача та спостерігаючого за похибками вимірювання пристрою у бортовому контролері системи керування. Мета. Метою дослідження є підвищення точності автоматичного керування рухомим об’єктом. Метод. Дана мета досягається за рахунок використання у бортовому контролері системи керування математичної моделі вимірювача і спостерігаю чого пристрою, побудованого на її основі, оцінки корисної складової і систематичної похибки вимірювання, що залежить від параметрів руху об’єкта керування, використання для керування тільки корисної складової без систематичної помилки вимірювання. Результати. Розроблено метод і алгоритми підвищення точності автоматичного керування рухомим об’єктом за рахунок використання у бортовому контролері системи керування математичної моделі вимірювача і спостерігаючого пристрою, побудованого на її основі. Працездатність та ефективність розробленого методу і алгоритмів перевірені математичним моделюванням у середовищі MATLAB процесів керування рухомим об’єктом у замкнутій схемі із системою керування. Висновки. Результати математичного моделювання підтверджують працездатність і ефективність запропонованого методу та алгоритмів і дозволяють рекомендувати їх для практичного застосування при розробці математичного забезпечення високоточних систем автоматичного керування рухом. Актуальность. В статье рассмотрены вопросы повышения точности автоматического управления подвижным объектом с использованием математической модели измерителя и наблюдающего за ошибками измерения устройства в бортовом контроллере системы управления. Объектом исследования являются процессы автоматического управления подвижным объектом с математической моделью измерителя и наблюдающего за ошибками измерения устройства в бортовом контроллере системы управления. Предметом исследования являются метод и алгоритмы повышения точности автоматического управления подвижным объектом с математической моделью измерителя и наблюдающего за ошибками измерения устройства в бортовом контроллере системы управления. Цель. Целью исследования является повышение точности автоматического управления подвижным объектом. Метод. Данная цель достигается за счет использования в бортовом контроллере системы управления математической модели измерителя и наблюдающего устройтва, построенного на ее основе, оценки полезной составляющей и систематической ошибки измерения, зависящей от параметров движения объекта управления, использования для управления только полезной составляющей без систематической ошибки измерения. Результати. Разработан метод и алгоритмы повышения точности автоматического управления подвижным объектом за счет использования в бортовом контроллере системы управления математической модели измерителя и наблюдающего устройтва, построенного на ее основе. Работоспособность и эффективность разработанного метода и алгоритмов проверены математическим моделированием в среде MATLAB процессов управления подвижным объектом в замкнутой схеме с системой управления. Выводы. Результаты математического моделирования подтверждают работоспособность и эффективность предложенного метода и алгоритмов и позволяет рекомендовать их для практического применения при разработке математического обеспечения высокоточных систем автоматического управления движением.
INFLUENCE HUMAN FACTOR ON SAFETY’S PLANNING ROUTE OF WATER TRANSPORT
(2021) Zinchenko, S. M.; Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Прокопчук, Ю. А.; Попович, І. С.; Литовченко, В. І.; Зинченко, С. М.; Попович, И. С.; Литовченко, В. И.
The study is aimed at conducting a formal analysis of algorithms for captains to apply when planning routes in difficult navigation situations. Formal and algorithmic analysis based on decision trees made it possible to improve ergatic navigation safety systems and to predict potential risks of maritime accidents in a timely manner. The article discusses approaches enabling algorithmisization of processes of navigational situations perception by captains. A formal description of the most essential elements of captains’ human factor affecting the route planning processes is provided. Also, the issues related to perception of difficult navigation situations by captains are considered, dependences on volume and multithreading of input information are given. In order to confirm actual influence of captains’ human factor elements on safe route planning, a number of experiments have been carried out using the Navi Trainer 5000 navigation simulator and subsequent modeling by means of Data Mining. As a result of modeling, standard designs for planning water transport routes have been obtained together with the confirmation of constructed models adequacy exemplified by the factor Fs 3 - «weather conditions». The proposed approaches will further expand the capabilities of predictive possible maritime accidents models due to human factor.
Mathematical Support of the Vessel Information and Risk Control Systems
(2020) Zinchenko, S.; Tovstokoryi, O.; Nosov, P.; Popovych, I. S.; Kobets, V.; Abramov, G.; Зінченко, С. М.; Товстокорий, О. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Кобець, В. М.; Абрамов, Г. С.
The article discusses the issues of mathematical support of the Information and Risk Control System for the offshore vessel operating in high risk areas near oil or gas platforms, other large moving objects. Vessels operating in high-risk areas are equipped with dynamic positioning systems and excessive control, which allows to increase the reliability, maneuverability and quality of control. Minimally excessive control structure with two stern Azimuth Control Devices (ACD) is considered. This structure is the last “frontier” to provide three-dimensional vessel control, therefore it is interesting in practical use. The control surfaces for this structure were built, their extreme values and level lines were analyzed. To dispensation redundancy, three control splitting algorithms were considered, analytical expressions for control splitting were obtained. There was carried out a comparative analysis of the considered splitting algorithms between themselves and the prototype according to the minimum Risk- criterion. A comparative analysis showed that the splitting algorithm used in the prototype are special cases of the considered algorithms for dispensation redundancy. There were found controls that provide a “clean” rotation of the vessel without lateral force, which are not present in prototype. There were built control algorithms that provide complex vessel movements according to the minimum Risk- criterion in automatic mode. Operability and efficiency of the algorithmic and software of the vessel control system operating in high risk areas, verified by mathematical modeling at imitation modeling stand. У статті розглянуті питання автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових азимутальних колонок (АК), що працює з об’єктами підвищеної небезпеки (поблизу нафтових або газових платформ та ін.). Об'єктом дослідження є процеси автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК з використанням критерію мінімального ризику. Предметом дослідження є метод і алгоритми системи автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК з використанням критерію мінімального ризику. Мета. Метою дослідження є мінімізація ризику при маневруванні судном з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК біля об’єктів підвищеної небезпеки. Метод. Дана мета досягається за рахунок постійного, з тактом роботи бортового контролера, автоматичного вимірювання параметрів відхилення судна відносно об’єкту підвищеної небезпеки, автоматичного формування необхідних сил і моменту для компенсації виміряних відхилень, автоматичного формування управляючих параметрів на АК (сили упора гвинта і кута повороту АК) для кожної із трьох схем розщеплення, оцінки енергозатрат по компенсації виміряних відхилень для розглянутих схем розщеплення, вибору оптимальної схеми розщеплення по критерію мінімальних енергозатрат, реалізації управляючих параметрів АК. Результати. Розроблено метод і алгоритми системи автоматичного керування рухом морського судна з мінімально-надлишковою компланарною структурою двох кормових АК з використанням критерію мінімального ризику. Працездатність та ефективність розробленого методу і алгоритмів перевірені математичним моделюванням на стенді імітаційного моделювання у замкнутій схемі із математичними моделями тренажеру Navi Trainer 5000. Висновки. Результати математичного моделювання підтверджують працездатність та ефективність запропонованого методу і алгоритмів та дозволяють рекомендувати їх для практичного застосування при розробці математичного забезпечення суднових інформаційних систем керування ризиками. оцінки го виконавчого пристрою азипода на кожен виконавчий пристрійрозщеплення отриманих значень сил і моментів значеньсигналів керування на мінімально-надлишкову іншо руху суднавикористання надлишкової структури у бортовому контролері системи керування математичної моделі вимірювача і спостерігаю чого пристрою, побудованого на її основі, оцінки корисної складової і систематичної похибки вимірювання, що залежить від параметрів руху об'єкта керування, використання для керування тільки корисної складової без систематичної помилки вимірювання. Судна, що експлуатуються у зонах підвищеного ризику, оснащені динамічними системами позиціонування та надлишковим керуванням, що дозволяє підвищити надійність, маневреність та якість керування. Розглянута мінімально-надлишкова структура виконавчих пристроїв з двома кормовими азиподами. Така структура є останньою “межею”, яка ще забезпечує тривимірне керування судном, тому вона цікава для дослідження. Побудовані поверхні сумарних сил і моментів, що створюються даною структурою, проаналізовані їх екстремальні значення та лінії рівня. Для розподілу сумарних сил і моментів по виконавчим пристроям мінімально-надлишкової структури розглянуто три алгоритми розщеплення. Для кожного із алгоритмів розщеплення отримано аналітичні вирази, що дозволяють визначити управляючі параметри кожного азипода. Проведено порівняльний аналіз розглянутих алгоритмів розщеплення між собою та знайденим прототипом по критерію мінімального енергоспоживання. Порівняльний аналіз показав, що алгоритми розщеплення, використані у прототипі, є окремими випадками розглянутих алгоритмів розщеплення. Знайдені параметри керування, які забезпечують «чисте» обертання судна без бокового зміщення, яких немає прототипі. Побудовані алгоритми керування, що забезпечують складні рухи судна у відповідності до критерію мінімального ризику в автоматичному режимі. Працездатність та ефективність алгоритмічного та програмного забезпечення системи керування судном, що працює в умовах підвищеного ризику, перевірена математичним моделюванням на стенді імітаційного моделювання.
NAVIGATION SAFETY CONTROL SYSTEM DEVELOPMENT THROUGH NAVIGATOR ACTION PREDICTION BY DATA MINING MEANS
(2021) Popovych, I.; Nosov, P.; Zinchenko, S.; Ben, A.; Prokopchuk, Y.; Mamenko, P.; Moiseienko, V.; Kruglyj, D.; Попович, І. С.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Бень, А. П.; Прокопчук, Ю. О.; Маменко, П. П.; Мойсеєнко, В. С.; Круглий, Д. Г.
Актуальність. Враховуючи сучасні тенденції розвитку ергатичних систем морського транспорту було визначено фактори впливу навігатора на процеси управління судном. В рамках гіпотези дослідження для підвищення безпеки судноводіння необхідно застосувати прогностичні моделі Data mining та автоматизацію управління рухом судна. Мета. Метою дослідження є розробка системи управління безпекою судноводіння на основі прогнозу дій навігатора в критичних ситуаціях, що дозволить знизити ймовірність виникнення критичних ситуацій під час виконання маневрів. Метод. Запропоновано схему ергатичної системи управління судном та модель ідентифікації впливу «людського фактору» навігатора під час судноводіння. У рамках моделі, що побудована на принципах дерев прийняття рішень навігатором, застосовано прогноз засобами Data mining з урахуванням ідентифікаторів виникнення критичної ситуації. За результатами прогнозу розроблено метод оптимального керуванні рухом судна у критичних ситуаціях що спрацьовує на вузлах дерева прийняття рішень навігатором та знижує імовірність критичного впливу на управління судном. Результати. Запропоновані підходи було апробовано у науково-дослідній лабораторії «Розробки систем підтримки прийняття рішень, ергатичних та автоматизованих систем управління рухом судна». Застосовування тренажеру Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Фінляндія) та імітаційне моделювання роботи системи управління безпекою судноводіння у критичних ситуаціях дозволила підтвердити її результативність. В результаті апробації було визначено, що активізація системи дозволила зменшити імовірність виникнення критичних ситуацій на 18–54 %. У 11 % випадків система переводила процеси керування рухом судна в автоматичний режим та, як наслідок, знизити рівень ризику виникнення аварійних ситуацій. Висновки. Використання автоматизованих засобів Data mining дозволило нівелювати негативний прояв «людського фактору» навігатора та зменшити середній час на виконання маневрів при куруванні судном до 23 %. Taking into account current trends in the development of ergatic maritime transport systems, the factors of the navigator's influence on vessel control processes were determined. Within the framework of the research hypothesis, to improve navigation safety, it is necessary to apply predictive data mining models and automated vessel control. The paper proposes a diagram of the ergatic vessel control system and a model for identifying the influence of the navigator human factor during navigation. Within the framework of the model based on the principles of navigator decision trees, prediction by data mining means is applied, taking into account the identifiers of the occurrence of a critical situation.Based on the prediction results, a method for optimal vessel control in critical situations was developed, which is triggered at the nodes of the navigator decision tree, which reduces the likelihood of a critical impact on vessel control. The proposed approaches were tested in the research laboratory Development of decision support systems, ergatic and automated vessel control systems. The use of the Navi Trainer 5,000 navigation simulator (Wartsila Corporation, Finland) and simulation of the navigation safety control system for critical situations have confirmed its effectiveness. As a result of testing, it was determined that the activation of the system allowed reducing the likelihood of critical situations by 18-54 %. In 11 % of cases, the system switched the vessel control processes to automatic mode and, as a result, reduced the risk of mergencies. The use of automated data mining tools made it possible to neutralize the negative influence of the "human factor" of the navigator and to reduce the average maneuvering time during vessel navigation to 23 %