автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Алгоритмизация параметрической настройки систем управления движением судна на внутренних водных путях

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Ка правах рукописи

КАМИНСКАЯ Ирина Анатольевна

да 658.012.ОН.56

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТР'/ЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ СИСТЕЯ УПРАВЛЕНИЙ Д ВМЕНЯЕМ СУДНА НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ

Специальность 05.13.06 Автоматизированные сиогема управления

АВТОРЕФЕРАТ диссергации нз соискание ученоЯ степени кандидата техннческнх иэук

Ленине1 рад -1930

Работа выполнена в Леиинградском ордена Трудового Красного Знамени институте йодного транспарта.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Е.Н.КЛИМОВ

- кандидат технических наук О.С.КУРЛКН

Ведущая организация - Научно-производственное

объединение "Судостроение" «РФ РСФСР

Защита состоится "¿10" апреля 1990 г. в )0 час на заседании специализированного совета К.116.01,05. Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени института водного транспорта (198035, Ленинград, ул.Двинская, 5/7).

С диссертацией момно ознакомиться в технической библиотеке института.

Ученый секретарь специализированного советп, к.т.н., доценг

л,'л } ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

* Актуальность теми иссле д. звания. Совераенсгэованно правления народным хозяйством - одна из осчов-ник проблей экономической политики советского государства Воэрас-ташцие масспаба производства, усложнение производственных срязеЗ требует постоянного улучшения управления иардцин хозяйством и все--яи его отраслями» Решение этой проблемы невозможно без широкого внедрения овгоматизировашшх систеи управления.

Гаэаппш. народного хозяйства требует соответствующего развития веек видов транспорта, Осиолннии задачами транспорта являются своевременной, полное и качественное удовлетворение потребностей народного хпяйотва в перевозках и понление зкономичегкоП объективности его padtifffi,

В единой транспортной сети СССР важная роль отводятся водному и, в частности, речному транспорту, Зо многих районах страна речноЗ фло? является основный видол транспорта, В текукеЛ пятилетне предусмотрено увеличить оЗьен перевозок речи им транспортом т. 9-ПЙ.

Грот объема перевозок Грузов аоиет бить осуществлен как га очаг пополнения флота большегрузны;!:! суда»:! и состава*:», что потре-• dyes больших кзпнталышх затрат, так и за счет оояерьгветаттш управления и улуаения эксплуатации судов и судовая ексгек.

Одним лэ факторов, существенно поввевоздх »ЭДективвоо» рочпего ipaacuopia з уедэгиях научно-технического .прогресса, является зяедреаие авто:тизиро?ашот систеи упраэлеяйя зо все звенья «рчпе-иортного процесса.

3 этих целях па речной транспорта рязрпбагивппгяяинпгоурпв-acaiia аатотизкровзиниа системы упреэленип! сОьсптзми трэкепортяого процесса - траиоцарувего судна, судоходного конагс, порта, пареяед-егда и отрадли в целом.

Создание этих систем призвано обеспечить pesemte о л еду с к их ос-иовгш;: фукгяиозольаих задач:

петочагизацно пршюеей управления дв'.гяспчеи §ao?s; авго.чагяза«вз процесаг пропуска судов через судоходный кшкшц виюлатоза«':« процесса управления перструэочпш"! процесса;:!!; ав1о:шнзаццз врскзсса организация, планирования и упрэглгшга ррузоперег'озкпкя.

Его o/ast спосоо'сгзоглт. репеятэ акгуоямигх проблей, кок: пояшмнв безопасности доизеекпя судов и перевозчик: яии иасоа-■:шрол н грузов 'по влугретши з? од нам пум и;

улучшение организации движения судов б регионе на трассах водных путей.

В пароходства* для целей оперативного упражнения двиисниеи судив имеется диспетчерская служба, еходяепя б АСУ отрасли в составе функциональной подсистемы "Диспетчер". В насгояцее время ставится задача создания АСУ судном.с рядом подсистем, в том числе подсисте--мой "Движение", ь которуо входят двикительный, рулевой и электрорадионавигационный комплексы.

Диспетчер пароходства передает на суда цели движения в виде графиков движения, в которых указывается пункт назначения, путь •' следования, род груза и загрузка судна, скорость движения»

Судоводитель, с одной стороны, воспринимает информацию от диспетчера, пароходства, с другой стороны, используя технические средства АСУ судной, координирует работу технологически связанного судового оборудования путей выработки управлявших воздействий, передаваемых на нижние уровни, управления. Таким образом, на уровне судоводителя решается задачи автоматизированного управления судком в целом. Исклпчрние судоводителя-оператора из процесса управления движением судна в настоящее время невозможно.

3 решение проблемы создания систе:! управления движением судна внесли большей вклад работы А.И.Басина, С.Я.Березина, С.А,Попова, А,VI,Родионова, Г.В.Соболева, Б.АЛетюева, И.Р.Фрейдэонп, А.А.Яку-шен: .га к др.

Произведение.! анализ существующих систем управления движение» судов показал, что качество управления, во-нпэгои, зависит от выбора значений параметров настройки систеи .управления н что для пови-шения действенности огих систе;: необходимо осуществлять параметрическую настройку регуляторов в зависимости от ивкеаяадхся условна эксплуатации.

£ти вопроси в настоящее время теоретически изучены недостаточно. Существующие модели водоизмещгюаего судка/ преддокенкяе да решения задач автоматизации судовсдаения, построены для определенных условий. Поэтому они не могут быть непосредственно ксьользсгслш для реаения задач нас тройки.Не разработаны алгоривш настройкк систем управления движением судка в зависимости от глубины фарватера, скорости и ь-грузки судна.

Отмеченние обстоятельства определили актуальность и выбор темы исследования.

Цель иосде^овг кия - разработка иадельно-

информационного комплекса подсистемы "Движение" А07 судном внутреннего плавания для параметрической настройки систем управления дви-урнием I) зависимоеги от условия эксплуатации (глубины" судового ходя, см'прссги движения, загрузки судна).

для достижения поставленной цели были сформулированы и реаенн следушцие основные задачи:

анализ и определение места и значения автоматизированной системы управления движением судна в интегрир-ванноЛ АСУ движением флота;

разработка математического и информационного обеспечения, включающего: "подели судна как объекта настройки, алгоритмы настройки и их конкретизацию для управления курсом и рекимамг продольного движения;

построение характеристик настройки, экспериментальная проверка И внедрение методики настройки.

Объект исследования - процесс управления движением транспортных судов на внутренних водных путях.

Предмет исследования - комплекс математических моделей и алгоритмов автоматизированного управления Движением транспортного судна на внутренних водных путях, в том числе модели и алгоритмы параметрической настройки систем управления движением в зависимости от условий эксплуатации.

Методы исследования. При проведении исследований в работе в качестве концепции рассмотрения структуры автоматизированной системы управления отрасль», пароходством и судном был принят многоуровневый системный подход, используемый в общей теории систем. Использовались методы теории автоматического управления, идентификации, статистического анализа, методы синтеза оптимальных регуляторов и математического моделирования. Расчеты выполнялись с применением ЭВМ по программам, составленным автором. Для получения исходного статистического материала проведены зкепе-риментальные исследования судов в условиях нормальной эксплуатации.

Научную н о з и з н у составляв г следующие результаты диссертационного исследования, выносимые авторам на защиту:

разработан системный модельно-ин^оркациоииыП комплекс для подсистемы управления движением в АСУ судно;;. ¡Три этом:

получены структура и параметры моделей судна как объекта управления движением для целей настройки, данк аналитическое описание и количественные зависимости коэффициентов моделей от глуоины

судового хода, скорости, загрузки судна и угла кладки руля;

предлонен н обоснован алгоритм параметрической настройки, позволяющий получать характеристики оп«ме*.ышх ; начениА настраиваемых параметров систем /правлен..я движением для различных условий плавания;

получены для систем управления режимами продольного движения аналитические зависимости и разработана номограммы, свяаивовцие настроечные параметры регуляторл с веоовнмг коэффициентами критерия настройки и показателями .шчества системы управления; номограммы позволяй! однозначно определять область и значения настраиваемых параметров;

разработаны для управления курсом судна в аналитической форме зависимости настроечных параметров авторулевого в функции условий эксплуатации при заданных требованиях к качеству переходного процесса.

Л п а к т и " е с к а я ценность и реализация р е з у л ь т а т о в исследования. Предложенный комплекс модеяей, алгоритмов, полученные аналптичес-кие зависимости дня определения параметров могут бить использованы при разработке подсистемы "Двииение" и АСУ судно,«, а также при проектировании микропроцессорных адаптивных систем управления движением судов -внутреннего и смешанного плавания.

Разрабогаиы методические указания, где лани количественные рекомендации по иасрроЗкс авторулевого в зависимости от глубина судового хода, окороти и загрузки судна, в соответствии с которыми обеспечивается переходный процесс без перерегулирования с минимальным временем, снижается рыскание судна от ГО до МОХ, уменьшается число кладок руля до 30/1, что приводит к увеличений ьксплуатакиоп-ной скорости, экономии топлива повышает безопасность плевания.

Ле^одика параметрической несгррГ:«« авторулевых б зевксяности от условии плавания прочла опытное июдренпе I! исполизуехся на судах Ъелшороко-^иехокога пароходства (г.ша "БотгиЛскигё" и "Оор^ов-ския"), а также на ряде судов Сеяеро-За адного речного пароходства.

Апробация основных результатов работы. Основные результаты работы докладывались и положительно оценивались на:

УП Воеоопэной научно-техничгокон конференции "Проблемы комплексной автоматизации судоь^х технических средств", 1969 г.;

научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛМВТа, 1974 - 1968 гг.;

конференциях молодых научных работников ЛИВТа соЕ.естио с Ленинградским оассейновим научно-техническим обществом водного транспорты, 1972 - 1977 гг.

Публикации. По результатам выполненные исследований опубликовано II работ, отражающих основное содержание диссертации.

Структура и объем работа. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из /^^-наименований и содержит страниц г сковного текста, ^рисунков и графиков, Ь приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель и определены основные задачи исследования.

В первой главе исследованы общие вопросы создания автоматизированных систем управления на водном транспорте, определено значение и место АСУ движением судна в составе АСУ пароходства и отрасли«

Автоматизированная система управления объектами водного транспорта строится по иерархическому принципу. На верхнем уровне находится автоматизированная система управления отраслью. На среднем уровне располагаатся автоматизированные системы управления производственными объединениями (пароходствами), на нижнем урс .не формируются автоматизированные системы управления предприятиями и транспортными судами.

Автоматизированная система управления транспортным судном представляет- собой человеко-машинную систему, в которой выдерется подсистема "Движение", включающая в себя системы управления движительным, рулевым и электронавигационным комплексами.

Одним из ванных этапов создания по~системы "Движение" в АСУ

е

суднс является разработка ее «одельно-инфориашюнного комплекса с учет.:а особенностей условий эксплуатации транопоргных судов внутреннего г'.авания (мелководьь, стесненность и сложность фарватеров и др.).

В сшзи с тем, что параметры объектов управления существенно зависят от условие плавания (глубины судового хода, загрузки судна и скорости его продольного движения), для поддержания требуемого качества систея „правления движением судна необходимо соответствующее изменение параметре! регуляторов, т.е. их параметрическая настройка.

Чедьо параметрической настройки является стабилизация эффективности систем управления движением судна путем адаптации свойств ртуляторов к И' менению свойств объектов управления, вызванных условиями их эксплуатации.

В работе установлено, что в качестве критерия параметрической настройки системы управления движением как элемента АСУ судном целесообразно г^пользовать критерий качества переходных процессов -квадратичный интегральный критерий. В рамках этого критерия воз-иоино учесть требования к различные разовым координатам и ограничения на мощность исполнительных механизмов систем управления.

С учетом &foro критерия обосновывается необходимость разработки моделей движения судна в различных условиях плавания. Указанные модели должны быть достаточно простыми, но адекватно отражать условия эксплуатации и обеспечивать точность, необходимую для практических целей управления судной.

исследованы модели движения судна, полученные различными авторами, исходя из физических условий (Басин A.M., Гофман А.Д., Павленко В.Г. и др.) и выявлены основные фамори, адиясвде на параметры моделей, Доказано, что модели, необходимые для целей настоящей работы, могут быть получены методами идентификации. ■

■ Втора!. Глела посвящена разработке моделей движения судна для целей насх'р.Зки систем управления.

Для получения исходных дагшх, необходимых для идентификации, автором била проведена серия экспериментов иа судах и сняты курсо-граммы при разных условиях плавания.

При разработке модели судна первоначально был применен метод типовой идентификации. Произведенное исследование й расчеты показали, что этот метод позволяет oi знить значение параметров модели судна для усредненных условий эксплуатации, что недостаточно для

настройки слоте» управления движением.

В результате (Знл сделан вывод о тон, что окончательную оценку значения параметров подели судна необходимо проводить путем детерминированного анализа переходных процессов, записанных на участках трассн,двикекия, характеризующихся достаточно стабильными условиями.

, На оонозе предложенной методики идентификации определены структура и пераиетры математических моделей судка при управлении угловым двикениеи, Модель установивзогося углового движения судна, исуояйчивого па курсе, представлена в виде иелинейвоР статической характеристики о петлей гистерезиса, имеющей внутреннюю обратную зетаь. Такой тип нелинейности статической характеристики объекта управления, несмотря на отизчешше в литературе особеаиости диаграммы управляемости судна, до настоящего времени не рассматривался и математически полно не описывался.

Разработанная модель управляемости с переключаемой структурой неустойчивого иа курсе судна имев« вид:

úf-

(i)

■'lux)

где Cú^túf - угловая скорость вращения судна и ее -оитичсское (по nene гистерезиса} значение; угол КЛ8ЯКЯ РУЛЯ..и его критическое (по петле гистерезиса) и накоикалькой значения; £ - йреыя; ^ Ri " Ойстояннне.

Параиетри модели определены как функции условий эксплуатации: Ja / = Ы. -----•)

/*V -И 1 * ^ С / - <? ' ^ ]t ]

где V, - скорость судна перед начален маневра, глу^.ша фарватера и средняя осадка;

• Моде.-ь управляемости ус.айчивого ¡¡а курсе с^дна цредо£аЕлела в виде: __

^-^^(frryh ' (з>

при О; '/W:/ - ywx .

При атом, пс гучены аналитические замоныосгн гшраиетроа цоделп от эксплуатационных факторов:

киилуа'шциипинл {шц '[JUO, . ^

а -.(6, Mr +-71%—-

V ^ ' (ц)

г-е ~ посгойнные. • '

Наличие обцих аналитических зависимостей для основных типов оуД°в Дает воэкгнность определить значения параметров модели управляемости конкретного судна на основе минимального количества исходных Дании;:.

Идентификация иодеди .переходного процесса для.курса судна при ступенчатом изменении кладки руля е различных условиях эксплуатации показала, что для целей настройки системы управлений достаточно описания динамики судна линейным дк^ерекциальнии уравнением второго порядка с переменными ковфрицкекгаии, нелинейно аевйсяайЮ!' от условий плавания, Установлен'вид атих зависиноогей, даво математическое описание:

К — _-__-¿7 = 6' +С ' С*/Г Zf~m С5}

< ,Jln > Ctfei + c J 1 х-" V о > ■

где 7~у - постоянная времени судна;

К - передаточный ковбфициент}

- постоянные,' ' '

Выя-пено, что.во eosm диапазоне изменения глубин Сот 5 до. АО.и) постоянная времени изменяется в Ч раза, при глубине больше 22 н, значение ее практически стабилизируется. При изменении скорости от 10 до 20 кы/ч значение постоянной »оеиеии судна уцениваем я на 60$.

Значение передаточного коэффициента модели судна с увеличением глубины и скорости в рассматриваемых диапазонах возрастает соответственно в соедвем на „}% и 50-д.. При глубине больие lh и значение ртого коэффициента практически стабилизируется.

Влгшше осадки судна на значение постоянной времени я коэффициента передачи существенно сказывается при глубинах, ме.нылих б н.

Кчепгифи. гдия подели динамики продольного движет 'я судна позволила установит;., что для целеч настройки системы управления процесс разгона (тормокегчя) судгч иокет быть описан линейпиц дифференциальным уравиеямем второго порядка с переиенннми коэффициеита-шт, нелинейно зависящими от условий эксплуатации. Получены аналитические зависимости этих параметров от основных эксплуатационных факторов.

Третья глава посвящена разработке алгоритмов параметрической настройки систем управления движением судна.

Разработанные модели движения судна, идентификация их параметров в затдси мости от условий эксплуатации, а также использование обобщенного интегрального квадратичного критерия качества переходных йроцгосов в системах управления движением судна в качестве критерия их настройки позволило сформировать задачу настроим в терминах аналитического конструирования оптимальных регуляторов (А10Р), т.е. свести задачу нв-„тройки к адаптивному проектирование систем управления двинением в зависимости от усковий плавание. Зткм обеспечивается единство и относительная простота вычислительных алгоритмов Для различных систем и условий эксплуатации.

Разработана обц,ая схема алгоритма параметрической настройки оистея управления движение» судна Срис.1).

В бяокв УЗ (Условия эксплуатации) происходит оценка условий (глубина фарватера, средняя осадка и скорость),

В блоке Сб (Объект) задается модель объекта в вид^:

X ' (б)

где Й-СР^] - матрица коэффициентов объекта; • ЗС "1Г " венгоРа Выходных фазовых координат и аналитичес-' • ки синтезируемых управлений.

Характеристиками колли является вектор выходных параметров и структурные параметры 0-1К .

В блоке АН (Алгоритм настройки) осуществляется синт-.э структуры й параметров регулятора. Структура регулятора получается на основе ош.:еэированного закона управления

V = -гкх,

(7)

и ' ' .

где Г - симметричная патрица коэффициентов регулятора;

- диагональная матрица коБ^рчц:1е1г,гоБ усиления канслов управления.

При атом достигается минимум заданного в блоке КП (Критерий настройки)

1=/ХтВХ4?г сю

где о заданная матрица весовых коэффициентов,

при' ограничениях, задг.шшх в блоке Ог, которые учитываит изо-перииегричесние ограничения айда

/ V тк ~'гг<-И + /х тгкХсЛ = ¿г, (9)

где С - постоянная величина,.

и ограничения, учкгываоие дополнительные требования при .эксплуатации.

Здесь Т - индекс транспонирования матриц. Коэффициенты оптимальных управлений матрицы /~*- [¡К'*] определятся .из решения матричиого уравнения . *

Г Я + ДгГ » В, (105

Обрезные овяея регулятора в общей случае являстся настраиваемыми, значения их параметров получаотся на-выходе блока АН. Дая ее-даянцх ус .овий эксплуатации они неизменны, по нии. устанавливаются в соответствующие положения регулировошше адеиев*ы блоков РН .(Результат настройки). При изменении- условий экспауамции значения настраиваемых параметров получаптоя вновь по разработанному алгоритму. .

Следует отметить, что аналитически сконструированная окмеиа управления двнмениеы по преддоненноыу единому алгорашу Позволяет получить структуру и параметры обобщенных регуляторов» чаогнции случаями которых являптся различные структуры регудкяоров, применяемых на практике.

Единая схема ьлго^ма конкретизирована и детализирована для настройки систем управления продольным и угловым движением о уче-тсн особенностей этих систем,-

Дгя настройки ополем управления режимами продольного движения -

Рис. / Общая схема алгоритма парам с/при ческой настройки.

определены математические зависимости папалетров регукяюрг от параметров модели судна и весозых коэффициентов критерия настройки. Установлен! области допустимых сочетаний значений критерия настро?-дк, его весовых .{оа?{'ициентов, коэффициентов усиления каналов уп-равлени.. ограничения ц построены расчетные диаграммы.

Для сисем управления курсом судка произведен синтез оптимального регулятора доя модели обобщенного объекта с учетом инерционности рулевой сяе^л^ей сиссеяы при полно;, и неполной степени на-блвдаемостк обьектк, Пел} ,ены математические зависимости параметров авторулевого от параметров «одели судна, весовых коэффициентов функционала качества системы управления.

3 четвертой главе разработаны алгоритмы определения значения на;трозчных пара етров систеч управления движением судна с учетом характера переходного процесса и ограничений, вытекающих из эксплуатации объекта.

Д-;я настройки систем управления режимами продольного движения впервые получен:- аналитические зависимости и построены диаграммы в плоскости настроечных параметров регулятора (рис.2),' связывающие области устойчивости системы управления {¿>,>0; ^ >0 ) с весовыми коэффициентами критерия ньс^ ройки/?/у = У) , с характером и временем переходного процесса по скорости судна СГК-граница колебательности) и частоте вращения гребного вела (ГП - -граница перерегулирования) с учетом действуюшх ограничений по ускорению 6гдоп к забросу па частоту вращения двигателя и задаваемой -печенью устойчивости

Номограммы позволят однозначно определять область и значения настраиваемых параметров, где совокупность рассматриваемых требова- ■ ний выполняется.

для систем управления курсом.судне при разработке алгоритма получены аналитические зависимости настроечных параметров авторулевого: . коэСф -дне:-та обратной связи ^оо и коэффициенте при производной .¿У ъ ф„ ккции параметров модели судна К и коэффициентов критерия настройки. Ото дало вогчожность провести комплексный анализ влияя',,л кй настроечные параметры регулятора как изменений коэффициентов модели судна, гак и коэффициентов критерия настройки.

Предпмена методика определения зависимостей весовых коэффициентов критерия нас тройки в (функции условий эксплуатации, гаран-гируюцся заданные ^ребо^ания к-' ереходиочу процессу. 'Заполнено специальное 1.сследованче и получены рекомендации по выбору значе-

ния вспомогательной постоянной времени в методе аналитического конструирования.

Для настройки систем управления курсом ~удна при заданных требованиях к качеству переходного процесса полутени анаяиги .еские завиоимости настроечных параметров авторулевого от глубины фарватера, загрузки и скорости судна. Разработанные характеристик« для а периодического переходного процесса с минимальным рр*зтачеч представлены в виде семейства кривых (рис.З).

С целью обобщения полученных результатов оценен», влнчние различных условий плавания па настроечные параметры п относительны;; единицах с использованием различных базовых значений. Как'показали, расчеты, настроечные параметры авторулевого наибе''.ее существенно зависят от изменения глубины судозого хода и скорости судна. Так, при переходе от глубокой воды до 7 н относительное изменение коэффициента обратной связи составляет 25-26;^, а при изменении скорости от полного хода до малого - 35%, и при этом око слабо зависит от загрузки судна (3,550 и практически не зависит (2-2от изменения постоянной времени неизменяемой части рулевой следясеч систс-. - /

мы /р^ от 0,5 до с.

Пятая глава посвящена экспериментальной проверке и внедрение методики параметрической настройки систем управления курсом судна.

- Исследование онотемы управления курсом судна на ДТП показало положительное влияние настройки авторулевого на показатели качества переходного процесса в системе при соблюдении всех: ^пеленни* ч рассмотрение ограничений. Кроме того, получена оценки степени ухудшения качества процесса при изменении условий эксплуатации и сохранении неизменной настройки авторулевого. Изк, увеличение времена переходного процесса Оез перенастройки авторулевого при учеиькении глубины доходит до 300$, а при снипении скорости - до 5С/1. оценки согласуются с результатами расчетов и натурных экспериментов.

Полученные расчет« путем характеристики настройки авторулевого успешно прсили опытнуо проверку на и-х судах типа "Балтийский" и "Сормовский", обопудовп: .¡их авторулевыми типа "Печора". Оценка результатов проверки производилась на основе курсорами по углу курса, а также по числу кладок и средним значениям кладки руля. Регулировка авторулевого в соответствии о условиями плавания приводит к снижению рыскания судно от 10 до '50%, причем больиий эффект откосится к мелководным участкам трассы движения. Величина кладки рулг: уменьшается в среднем на Щ?, а число кладок руля уменьшается до 30$.

Рис.2. Диаграмма для Ьы5оро значении порам <zmpoô настройки.

m-

77/

i Ти>*з/хГм ! ¡M* %

i i I ; ,

07'____________ ______________________________

ni ' £ б ю ft i'S гг н, t-, У g ¡o <г //> ie <s ir л «/ ' û ) '

Рис. Д' XupuKmQpu'znaiHii настройки.

Выполненная оце.'са зконоинчесной эффективности показала, что внедрение параметрической таотрпйки авторулевых типа '"Печора" в зависимости от условия плавания на судах типа "БалтийскиЛ" в условиях северо-западного бассейна за счет ояиисния рыскания и соответствующего увеличения средней технической скорости движения на 0,'i-Q,9/o и валовой производительное« судна дзет но группе из 20 судов плановый экономически!! сфрект около 40 тыс,руб. в год.

Кроне пряного экономического агента снижение рыскания судна за счет настройки авторулевого' способствует повышению безопасности плавания'на стесненных фарватерах. При переходе из новая куро Kücci место апериодический переходный процесс с минимальным времз-НЕ!.5.

шюдн и тотешшда

1. 3 работе обосновано, чтр системы управления курсом судна н режимами продольного движения являются неотъемлемыми элемен зми подсиотеми "Движение" в АСУ судном и л интегрированной АСУ двгао-яизм флота; в ранкех автоматизированного управления для повышения качества этих еиогем необходика их параметрическая настройка я за-ряоикосго ос изменяющихся условии плавания - глубины судового хода, скорости продольного движения и загрузки судна.

2. Иопояьзовзггиз обобщенного интегрального квадратичного критерия ачнетва йореходких процессов в.качестве критерия настрсйкм аозполнло сформулировать задачу настройки в терминах оптимального аналитического конструирования регуляторов,' т.е. свести задачу ьа-егг-оакп я здаптивноиу прое.чтир.озаннп систем упра?«еиия двияепиеч судна в завйоияоеги от условия плавания* Оги:: обеспечивается единство вычислительных, алгоритмов и средств их реализации.

3. На основе предложенной методики идентификации разработан« математические модели структуры и параметров судка для целей настройки систем управления.

U. Установившееся углолоэ движение судов, неустойчивых на курсе, представлено модель в с переялвчвемой структурой, для которой дано аналитическое описание. Характроистика имеет петли гистерезиса с внутренней обратной ветвьо. Такой тип нелинейности до настоящего времени из рассматривался и аналитически не описывался.

5. Разработан алгоритм для определения зависимости параметров

модели судне при управлении кур-ом от глубины судового хода, загрузки и скорости. Создана база данных для основных типов судов внутреннего и смешанно, о река-море плавания.

6. Разработаны общая схема алгоритма и практическая методика построения характеристик настройки и определения значений настраиваемых параметров систем управления продольным и угловым движение» судов. Разработана методика получения зависимостей весовых коэффициентов критерия настройки в функции условий эксплуатации, гарант«-рувцих задгчнне требования к переходному процессу.

7. Установлены области изменения настроечных параметров оптимизатора режимов продольного движения судна из условий устойчивости и апериодичности переходного процесс 1 по скорости судна и частоте вращения гребного вала с учетом действующих ограничений по уско-. реяию.

В, Разработан алгоритм определения зависимости настроечных параметров г.зторулевого от глубины фарватера, загрузки и скорости оудна. Сыдана баз- данных для решения задач настройки авторулевих на основных гипаг судов. . •

9, Экспериментальная проверка разработанной методики параметрической настроив:, систем управления курс ой з соталз АСУ судног. показала правильность принятых з работе подходов й допусстш подтвердила ее работоспособном*. Настройка авторулевого в соответствии о предложенными характеристиками обеспечивает переходный процесс без перерегулирования с- минимальным временем.

10, Разработанные методические указания МУ 50.017-87 "Порядок построения ¿егулировочшж характеристик и разделения значений рс-гулировочних параметр:в авторуясьы.. в залчсимости с? скорости и загрузки судна, глубины судового хода" прссяи спигире внедрение и используются на судах Белсморско-Рчеиского пароходства (типа "Балтийский" к "Сормовский"), а также из ряде судов Сезере-Зепаписго речного пароходства, Ояндоеиий экоиокичоский о-ТОект от вцедсеикя параметрической. настройки составляет около АО тж.ууб, г, год по группе из 20 судов.

11, Совокупность пряучеивих в р:ооге ре?у?ьгагол олпд/с? спс-смахрпвзть как малг^атичегкуо чнзициа ¡1 1ш.<>ор:!адоояиос обеспечение процесса та^аШ, нссб^одкмкс дея ре#$|одг задач координации упрйвллвднх иэзд^лС'гы'.л на Лоле' коках урогикк ксипяексиой АСУ суди м.

т9

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Каминская И.А. Определение параметров системы оптимального управления судна при аналитическом конструировании регулятсра//Ма-териалы НТК ЛИВТа. Ч.П. - Л., 1972. - С.28 -32.

2. Каминская И.А. Выбор параметров функционала качества При аналитическом конструировании оптимальных систем управления рел!има-ми движения//Автоматическое управление и регулирование на водном транспорте:Сб.науч.тр. ЛИВТа. - Л., 1972. - С.34-45.

3. Каминская И.А. Выбор критериальных опенок возмущенного движения судна при создании оптимальных систем ,управления//Материалы' ХХУП НТК ЛИВТа, 4.II. - Л., Г973. - С.49-59.

4. Каминская !i.A. Синтез оптимального регулятора нейтрального обьекта//Груди ЛИВТа: Сб.науч.тр.молодых специалистов. -Л., 1973,-С. 49-59.

5. Каминская И.А. Определение параметров системы оптимального управления судном с несколькими управляошиии воздействиями//Матери-алы ХОТ НТК ЛИВТа. - Л., 1974. - С.9-Г2.

6. Каминская И.А. Исследование чувствительности критерия качества к изменение параметров системы управления//Электрооборудова-ние и автоматизация водного транспорта: Сб.науч.тр. ЛИВТа. - Л., 1977. -. С. 9-14.

. 7. Каминская И.А. Методика выбора коэффициента усиления регулятора при аналитическом конструировании систем оптимального управления режимами движения//Электросборудованиз и автоматизация водного трак,по рта: Сб.науч.тр. ЛИВТа. - л., 1978. - С.97-106.

8. Каминская И.А. Синтез систем оптимального управления курсом судка при неполной степени наблвдаемости//Судсходные условия рек и транспортные гидротехнические сооружения: Сб.науч.гр. ЛИВТа. - Л, I960. - С.68-74,

9. Каминская И.А., Кулибанов D.M. Управление судами на основе аналогии истинного движения/Автоматизированные эл.технические установки водного транспорта: Сб.науч.тр.-ЛИВТа. - Л., 1984,- С.25-30.

10. Каминская И.А. Идентификация структуры модели статики судна как объекта управления угловым двшкением//Обеспечение судоходных условий на свободных я илаэованных участках рек и работа транспортного флота: Сб.науч.тр. ЛИТУГа. - Л., Т986. - С.23-36.

11. Каминская К.Л. Параметрическая, настройки систем управления курсом судна в зависимости от скорости, загрузки и глубины//Пробле-мы комплексной автоматизации судовых технических систем: Тез. докл.-Всесоюз. науч.-техн. конф. 24-^26 мая 1989 г. - Л., 1989. - С. 7-78.