362 (8)

362 Podstawy nawigaqi morskiej

Programowanie dynamiczne jest najskuteczniejsze ze wszystkich wcześniej rozpatrywanych metod optymalizacji trajektorii. Przede wszystkim algorytm zawsze jest zbieżny, chociaż wymaga dużego wkładu obliczeniowego oraz zaangażowania dużej pamięci, w celu uzyskania optimum. Metoda ta jest bardzo skutecznym sposobem rozwiązywania złożonego procesu decyzyjnego.

W metodzie programowania dynamicznego istnieją dwie możliwości rozwiązań metodycznych a mianowicie: przyjęcie stałych stanów (siatka przestrzenna) lub stałych stadiów (fronty czasowe) izochrony. Zaletą PD jest zbieżność algorytmu, co daje zawsze pewność znalezienia minimum funkcji.

18.15. Algorytm optymalizacji trajektorii metodą programowania dynamicznego

Problem optymalizacji ruchu jednostki na oceanie jest natury stochastycznej. Elementy stochastyczne wynikają z losowych reakcji kadłuba, jako odpowiedzi na zakłócenia środowiska - falowanie, przy formowaniu dynamicznych równań systemu.

Ze względu na ograniczone możliwości uzyskania długotrwałych prognoz falowania, należy stosować procedurę adaptacyjną. Przy analizie problemu konieczne jest uwzględnienie niżej opisanych czynników:

1.    W eksploatacji statków handlowych stosowane są metody optymalizacji ruchu po trajektorii, w celu obniżenia kosztów. Funkcja celu jest funkcją minimalizującą koszty całkowite, przy czym zakłada się. że koszty eksploatacyjne są deterministyczne w każdym stadium optymalizacji i niezależne od stanu, tj. pozycji statku. Pozycja statku natomiast jest funkcją opóźnienia, którą można określić dopiero wtedy, gdy statek jest w miejscu przeznaczenia w punkcie /i. Warunki te stanowią odchylenie od klasycznej teorii problemu sterowania, gdzie funkcja kosztów' jest funkcją bezpośrednią zmiennych stanu.

2.    W wielu procesach sterowania liczby stanów są określone i dyskretne. Jednak w omawianym przypadku liczba pozycji statku na oceanie jest nieskończona. Klasyczny algorytm programowania dynamicznego nie może określać funkcji kosztów dla każdego stanu. Rozwiązanie tego problemu jest możliwe tylko przez zastosowanie techniki aproksymacji.

3.    Brak dokładnego określenia funkcji przenoszenia falowania na statek, odpowiedzi kadłuba na falowanie, nie pozwala na opisanie dokładnego stanu dynamiki statku za pomocą równań różniczkowych. Biorąc pod uwagę losowe elementy środowiska, należy wykluczyć deterministyczne metody rozwiązania problemu.

4.    Dodatkowe zakłócenia ruchu statku można uznać jako dodatek do zakłóceń stanów sterowania w postaci szumów.

Schemat algorytmu do określania trajektorii optymalnej pokazano na rysunku I8.I5.