Оглавление
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Глава 1. Моделирование и прогнозирование предельных
состояний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1 Актуальность мониторинга и оценки риска . . . . . . . . . . 12
1.2 Оценки риска . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.3 Наиболее вероятная траектория движения . . . . . . . . . . 24
1.3.1 Метод Монте-Карло и его модификации . . . . . . . . 25
1.3.2 Методы Теории больших уклонений для
динамических систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.4 Методы прогнозирования основанные на статистических
данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
1.4.1 Задачи классификации и регрессии . . . . . . . . . . 35
1.4.2 Алгоритмы машинного обучения . . . . . . . . . . . . 37
1.4.3 Метрики качества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1.5 Математическая постановка задачи исследования . . . . . . 49
1.6 Заключение к разделу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Глава 2. Методы мониторинга и оценки риска . . . . . . . . . 52
2.1 Инстантон для линейной системы в бесконечном времени . . 52
2.2 Понятие о профиле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.3 Оценка риска с помощью одного профиля . . . . . . . . . . . 57
2.4 Процедура расчёта инстантона для оценки риска с
помощью профиля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.5 Оценка риска с помощью нескольких профилей . . . . . . . 64
2.6 Оценка риска в системах с релаксационными колебаниями . 70
2.7 Анализ режимов движения с помощью оценок времени,
вероятности, квазипотенциалов . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3
2.8 Мониторинг ситуаций пересечения предельных состояний с
использованием оценок времени, вероятностей и
квазипотенциалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
2.9 Заключение к разделу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Глава 3. Применение методов оценки риска . . . . . . . . . . . 84
3.1 Мониторинг курса необитаемого подводного аппарата . . . . 84
3.1.1 Математическая модель АНПА «MiddleAUV» . . . . 86
3.1.2 Оценка риска наступления предельного состояния . . 89
3.2 Оценка рисков опасной качки беспилотного катамарана . . . 95
3.2.1 Математическая модель катамарана . . . . . . . . . . 97
3.2.2 Математическая модель внешних возмущений . . . . 100
3.2.3 Предельные состояния качки катамарана . . . . . . . 102
3.2.4 Мониторинг предельных режимов качки . . . . . . . 105
3.2.5 Прогнозирование среднего максимума угла
дифферента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
3.3 Заключение к разделу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Глава 4. Комплекс программ моделирования качки судна в
ветро-волновых условий . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.1 Конструкция стенда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.2 Восстановление вектора состояния . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.3 Программные модули и компиляция . . . . . . . . . . . . . . 124
4.4 Результаты экспериментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
4.5 Заключение к разделу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Приложение А. Акт о внедрении результатов
диссертационной работы в НИЛ
«Робототехника и интеллектуальные
системы управления» . . . . . . . . . . . . . . 150
4
Приложение Б. Патент на полезную модель . . . . . . . . . . 151
Приложение В. Свидетельство о государственной
регистрации программы для ЭВМ . . . . . 152
