автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Информационное обеспечение процессов моделирования системы управления судовым электродвижением при учете существенных нелинейностей

На правах рукописи

Ишанин Андрей Владимирович

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СУДОВЫМ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕМ ПРИ УЧЕТЕ СУЩЕСТВЕННЫХ НЕЛИНЕЙНОСТЕЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург 2010

004610904

Работа выполнена в ФГ'ОУ ВПО «Санкт - Петербургский государственный университет водных коммуникаций»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Францев Роберт Эдуардович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Климов Евгений Николаевич кандидат технических наук, доцент Шамберов Владимир Николаевич

Ведущая организация: «Научно-производственная фирма «Меридиан».

Защита диссертации состоится 24 июня 2010 г. в 16.00 ч. в ауд. 235 на заседании диссертационного совета Д 223.009.03 при Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «/У» НйЯ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доце

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Реализация инновационных информационных компьютерных технологий является основой интенсификации проектирования технических и организационно-технических систем, в том числе и в судостроении. Учитывая низкую стоимость технических ресурсов компьютерных технологий, одним из основных способов решения задач проектирования является разработка новых методических и инструментальных средств предпроектных исследований и моделирования или их совершенствование.

Проблемы формализации процессов управления судовыми техническими средствами достаточно актуальны, так как учет типовых нелинейно-стей в характеристиках элементов проектируемых систем (как и в большинстве реальных систем), увеличивает вычислительные и математические сложности при формировании алгоритмов.

Отличием рассматриваемых нелинейных характеристик являются так называемые существенные нелинейности, которые характерны для электромашинных систем. К этим характеристикам относятся: многозначность, неоднозначность, разрывы характеристик, релейность характеристик, нечувствительность и т.д.

Учет этих нелинейностей в массивах информационных данных объекта исследований позволяет обеспечить достаточно приемлемое приближение моделируемого процесса к реальному, т.е. увеличивает точность предпроектных исследований.

Цель работы состоит в повышении эффективности информационного обеспечения процессов моделирования систем автоматизированного управления судовым электродвижением, имеющим существенные нелинейности в характеристиках.

Достижение цели исследования обеспечивается решением следующих

задач:

1. Анализ целей, задач и методов разработки систем управления судовыми техническими средствами с учетом нелинейности характеристик элементов объекта управления.

2. Развитие объектно-ориентированных подходов к информационному обеспечению процессов проектирования и построению информационных моделей систем автоматизированного управления судовой АСУ движения.

3. Создание базы данных для разработки структурных модулей системы управления, с учетом существенных нелинейностей.

4. Реализация представления существенных нелинейностей в характеристиках блоков и подсистем управления электродвижением судна.

5. Реализация программно-инструментального обеспечения для разработки информационных моделей судовых систем автоматизированного управления нелинейными объектами, в том числе систем управления СЭУ и судном в целом.

Объектом исследования в работе является судовая система управления, обеспечивающая, в комплексе с остальными техническими средствами, электродвижение судна.

Предмет исследования - вопросы информационного обеспечения моделирования систем управления судовым электродвижением, систем управления судовыми энергетическими комплексами и их агрегатами.

Методами исследования в работе являются: методы системного анализа процессов проектирования судовых систем автоматического и автоматизированного управления, методы и теория информационных систем, теория алгоритмов, методы компьютерного моделирования и программирования, теория нелинейных автоматических систем. При выполнении работы использован математический аппарат дифференциальных уравнений, дискретной математики, теории автоматического регулирования и управления, эффективности.

Общей методологической основой является объектно-ориентированный подход.

Научной новизной диссертационной работы является:

- имитационная модель системы управления судовой энергетической установкой, отличающаяся от существующих тем, что она учитывает существенные нелинейности;

- метод формализации блоков существенных нелинейностей для программного пакета OUR-CAD;

- алгоритм способа создания базы данных существенных нелинейностей.

Практическая значимость работы заключается в том, что сформулирована и решена задача, имеющая научно-техническое значение, заключающаяся в практической реализации методического и информационного сопровождения процессов моделирования нелинейных систем управления судовыми энергетическими процессами на основе объектно-ориентированных подходов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления техническими, информационными и транспортными системами», (ноябрь 2007г.); на научно-технической конференции ППС ВМИИ (ноябрь 2008г.); на международной научно-практической конференции «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление» (ноябрь 2009г.); на международной выставке «НЕВА-2009» (СПб, июнь 2009), на семинарах и заседаниях кафедры автоматики СПГУВК (2007-2010 гг.).

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 8 печатных работах. Из них статья, опубликованная в журнале, входящем в Перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации для публикации основных результатов диссертаций.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в НПФ «Меридиан», НПО «Автоматизация машин и технологий», в НПЦ «Электродвижение судов», в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.

Структура и объем диссертации. Работа содержит введение, четыре главы, заключение, приложения и библиографический список литературы. Работа содержит 141 страницу основного текста, 31 рисунков, 6 таблиц. В список литературы входит 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель, задачи, объект, предмет и методы исследования, показана научная новизна и практическая значимость исследования, приведены положения, выносимые на защиту, изложено краткое содержание работы.

В первой главе выполнен анализ целей, задач и методов разработки систем управления судовыми энергетическими процессами, определена важность развития направления электродвижения, как одной из основных отраслей судостроения. Выявлены особенности судовых систем управления и контроля электродвижением с учетом реализации новых информационных технологий.

Система управления единой судовой электроэнергетической установкой, обеспечивающей электродвижение судна, отличается наличием типовых нелинейностей следующего вида: сухое трение, нечувствительность, мертвая зона, насыщение, релейная характеристика, которые приводят к автоколебаниям, скользящему режиму.

Одним из способов повышения эффективности и точности методов разработки и моделирования систем управления электродвижением судов является использование компьютерных технологий для создания и исследования имитационной модели электродвижения судна.

В п. 1.3 разработана концептуальная модель функционирования судовой энергетической установки, позволяющая определить структуру, алгоритмы управления и параметры разрабатываемой системы управления. Общесудовой пропульсивно-энергетический комплекс электродвижения, как сложная система с иерархической структурой входящих в ее состав подсистем управления требует применения объектно-ориентированных подходов, позволяющих обеспечить требования к качеству управления.

Во второй главе изложены теоретические основы проектирования судовых систем на основе объектно-ориентированного подхода, который является основой методологии исследования в работе.

В п. 2.2 рассмотрена информационная модель судовой системы управления на основе специальных понятий. Эти понятия дают представления о видах и способах формирования трех основополагающих структурных элементов информационной модели системы управления: "субъект", "объект" и "передатчик". На верхнем уровне абстракции данные структурные элементы

могут быть представлены в виде информационных модулей, характеризующих соответственно функции операторского поста управления, управляемого оборудования и средств автоматизации процесса управления.

В алгоритме построения системы информационного обеспечения процессов моделирования в рамках его жизненного цикла предусматривается итеративная последовательность этапов и процедур проектирования с модельной параметризацией объектов при синтезе подсистем с логическими структурами.

В п. 2.4 обосновано описание объектно-ориентированной программы "Our-CAD". Технология функционального моделирования, анализа и комплексной отладки систем управления в гибкой инструментальной среде "OurCAD" может использоваться для создания предметно-ориентированных САПР в самых различных задачах проектирования. Данная программа позволяет учесть типовые нелинейности при моделировании и отладке алгоритмов функционирования конкретных систем управления путем создания и включения этих нелинейностей в подалгоритмы инструментария, а также организовать базу данных из этих нелинейностей.

В третьей главе рассмотрены типовые нелинейности, характерные для судовых электротехнических систем. Учет наличия тех нелинейностей, которые присущи определенным звеньям реальной системы и определение их влияния на работу системы является задачей нелинейной теории управления.

При построении нелинейных моделей автоматических систем обычно выделяют несколько звеньев системы с нелинейными уравнениями, считая при этом уравнения остальных звеньев линейными (рис.1). Таким образом, учитываются наиболее сильно выраженные нелинейности (существенные).

Рис. 1. Концептуальная модель САУ с нелинейностью типа «гистерезисной петли»

Если движение остальных элементов системы действительно достаточно точно описывается решениями линейных уравнений, то при таком способе исследования можно получить результаты, хорошо согласующиеся с опытными данными. Такая нелинейная модель более полно отражает свойства реальной системы, нежели линейная модель, и поэтому позволяет получить существенную дополнительную информацию о поведении системы.

Изучение реальных характеристик автоматических устройств позволяет выделить типовые нелинейности, которые встречаются наиболее часто (рис.2).

а) леых.'

б) Хвых.

Хвх

7

в) Хвых.

г) Хвых-

Хвх

Рис.2. Типовые нелинейности: а) насыщение, б) нечувствительность, в) гистерезис, г) релейная.

Так, из-за магнитных свойств материалов в электроприводе и электрогенераторе проявляется насыщение, в преобразователе частоты на основе широтно-импульсной модуляции выявляется релейная характеристика, зона нечувствительности в винто-рулевой колонке возникает вследствие износа механических частей.

При исследовании автоматических систем, имеющих электрические цепи с железом, необходимо учитывать гистерезисную нелинейность в виде симметричной гистерезисной петли (рис. 3). По такому нелинейному закону изменяется магнитная индукция магнитопровода в зависимости от тока, протекающего по его обмотке. Например, для электромашинного усилителя такая характеристика будет соответствовать изменению электродвижущей силы в зависимости от тока управления.

Щх)

Рис.3. Нелинейность типа «Гистерезисная петля»

Параметры гистерезисной нелинейности (ее форма) определяется материалом магнитопровода и может корректироваться с помощью специальных средств, как, например, применением в электрической машине дополнительной обмотки, питаемой током повышенной частоты и др.

Помимо искажения формы входного сигнала на выходе гистерезисной нелинейности будет также наблюдаться отставание (по времени) выходного сигнала по отношению к входному.

При изменении амплитуды подаваемого на вход гистерезисной нелинейности периодического (например, гармонического) сигнала гистерезисная нелинейность в общем случае претерпевает довольно сложные деформации (изменения) внешней формы.

В данной работе принимается допущение, что все деформации характеристики не зависят от частоты (скорости) входного сигнала и обладают свойством подобия по отношению к амплитуде входного сигнала.

С учетом данного допущения сигнал на выходе гистерезисной нелинейности при подаче на вход гармонического сигнала х =■ XmSin{cot)можно разложить в ряд Фурье следующего вида

5'ш(е;0] = Тл Cos(h' ©0 + Вп«и(и • cot), (1)

Л=1

где п - номер гармоники; Ап, Вп - коэффициенты Фурье, определяемые по формулам Фурье-Эйлера, как

Л = - J Я^т^И)] • Сау(и • ojt)d(mt), (2)

я- о

Дп = - J ЛЛ"т5/и(й>0]' • • (3)

Я О

Типовой моделью нелинейной электротехнической системы управления в соответствии с принятой концептуальной моделью (см.рис.1) можно считать систему в операторной форме имеющей следующий вид

{Тхр + 1)х2 = к1(и-х1);

X — Xj-= F(x);

р{Т2р + \)хх = к2х3.

В структурном виде модель (4) представлена на рисунках 4-а, 4-6.

Рис.4 - Структурные схемы типовой нелинейной системы управления

Рассматривая динамику системы (4) в режиме свободных колебаний (см.рис. 4-6), определим линейную часть системы, которой будет соответствовать передаточная функция

Если параметры линейной части системы с передаточной функцией (5) выбраны так, что линейная часть системы обладает в достаточной степени свойством фильтра низких частот, то для аналитического исследования рассматриваемой системы можно применить метод гармонической линеаризации, заключающийся в том, что

х3(р)--

со

х(р),

(6)

где д(Хт), д'(Хт) - коэффициенты гармонической линеаризации гис-терезисной нелинейности, определяемые по следующим формулам:

ч'(Х) = -— \ У[ХтЯф1)\ ■ СМаЯЩоЛ) > О,

7ГХт о

Ч(Хт) = — / F[XmSm{cot)\ ■ 8т(с>Я)с1{аЯ) < О

о

(7)

(8)

Нулевые значения коэффициенты ц(Хт), ц'(Хт) принимают при

С учетом гармонической линеаризации структура исходной системы приобретает следующий вид (рис. 5).

Рис.5. Структура системы управления после гармонической линеаризации

Характеристический полином гармонически линеаризованной системы будет следующим:

Т{Г2рл +

Т] +т2+т,к2кс

а

Р2 +

1 + к2коеТ}Ч(Хт) + к2(к1+кж)

9\Хт)

со

р + к2(1к + кос)д

(9)

Поскольку для гистерезисной нелинейности ц' < 0, при положительности всех остальных коэффициентов рассматриваемой системы, условия устойчивости будут следующими

2) необходимые условия устойчивости:

Тх + Т2+Т1к2кО(,^-\>0,

\+к2кжТхЧ + к2{кх+кж)1-

а

>0;

(10)

2) необходимое и достаточное условие устойчивости:

{Tx+T2) + Txk2kJ^±-ю

-ос

^l + T:k2k0Cg{Xm)]+k2(kl+k0C)

со

>TlT2k2(kl+k0C)q(Xm).

(И)

Определение запасов устойчивости системы можно осуществлять с помощью полученного неравенства (11), при этом значения Хт и со можно определять, например, с помощью годографа Михайлова.

Из полученных условий видно, что присутствие коэффициента д'(Хт) сужает область устойчивости тем сильнее, чем меньше его значения. Поэтому для суждения об устойчивости можно пользоваться достаточными условиями устойчивости

получаемыми из (10) при подстановке туда q(Xm) = 0 и

В п.3.3 предложен способ преобразования аналитической модели петли гистерезиса в библиотечный элемент программы "Our-CAD".

(12)

(13)

а)

6)

F

F(Asincp)

Рис.6. Гистерезисная петля

Учитывая, что гистерезисные характеристики не могут быть точно описаны аналитической зависимостью, но представляются экспериментальной для каждого нелинейного звена, то по экспериментальной гистерезисной зависимости может быть подобрана аппроксимирующая функция, а затем выполнена линеаризация по соответствующим правилам. Используя подход унификации гистерезисной петли для разных объектов с электромагнитными процессами в энергетических объектах, предлагается математическая модель объекта с относительными переменными, которые оцениваются в пределах от -1 до+1.

Для приближенных расчетов принято, что при изменении амплитуды колебаний входной величины гистерезисная характеристика остается подобной самой себе, как показано на рис. 6.

Наличие петли гистерезиса вызывает отставание по фазе выходной величины от входной, в которой фазовый сдвиг будет тем больше, чем шире петля (рис. 6). При гармонической линеаризации нелинейности элемента фазовый сдвиг учитывается коэффициентом q\A), который позволяет учесть многозначность функции зависимости выходной координаты от входной.

Представим гистерезисную петлю в виде суммы двух функций

F(x)=F1(X)+F2(X), (14)

Аналитически представим функцию h\ (х) в виде степенного полинома. В силу приближенности самого метода гармонической линеаризации можно ограничится тремя членами полинома и записать функцию в виде

Fx (х)=Вх+Сх3 +DX5, (15)

где В,С и D - коэффициенты, определяемые по трем выбранным точкам на основной кривой.

F2 (х) - дополнительная функция вида

п

X2 О

F2(x)=-/A( 1—-А z signpx ■ (16)

А

где значение п=2,3,4... выбирается на основании экспериментально полученной гистерезисной характеристики в зависимости от ее формы.

А - амплитуда гармонической функции (y=sini//).

На основании математической модели гистерезисной петли в инструментарии OUR-CAD реализуется структурная модель, учитывающая схему формирования формулы (15) рис. 7.

хо*ф. S

Рис.7. Графическое представление функции

Полученный график функции Г(х) = Г/*)-г Гг(х) показывает адекватность формы нелинейности гистерезисной петли, представленной на рис. 8

Рис.8. График модели гистерезисной петли OUR-CAD в области изменения коэффициентов В, С, D

Таким образом, в среде OUR-CAD созданы модели типовых нелиней-ностей, которые образуют библиотеку. В дальнейшем эти модели, как единые звенья, интегрируются в более сложные системы, описывающие технические объекты (например, дизель генератор).

Применение объектно-ориентированного инструментария моделирования (ООИМ) достигнуто решением двух классов задач:

1. Обеспечение визуального интерфейса между проектировщиком, обладающим знаниями в предметной области управления объектом, с одной стороны, и формой представления этих знаний - с другой.

Реализация этой задачи приводит к необходимости решения следующих подзадач:

- разработка специального способа линеаризации существенно-нелинейных систем и разработки инструментальных библиотечных элементов нелинейностей;

- интеграция нелинейной части с остальными элементами системы в виде передаточных функций;

- реализация методов трансляции формализованных моделей знаний о характеристиках элементов в формат, пригодный для моделирования в вычислительной среде и последующего программирования средств управления;

2. Осуществление вывода на основе предложенного программного инструментария на базе OUR-CAD и исходных данных, (предоставленных профессиональными специалистами предметной области) достигается:

- разработкой моделей возможных нелинейностей в виде передаточных функций, обеспечивающих требуемую точность вычислений;

- разработкой средств пользовательского интерфейса с учетом объектно-ориентированных структур предметной области;

Решение перечисленных задач ООИМ для моделирования нелинейных систем управления достигнуто благодаря интеграции в нем систем приведенных в таблице 1:

Таблица 1

Системы интеграции ООИМ

№ Наименование подсистемы Назначение

1 Подсистема визуального конструирования нелинейных моделей элементов систем управления (МЭСУ) Поддержка ООИМ и представление моделей знаний прикладных областей

2 Модуль трансляции МЭСУ в базе данных Трансляция реализованных МЭСУ в форматные файлы базы знаний (БЗ)

3 База знаний Структура представления предметных знаний, пригодная для обработки средствами вычислительной техники

4 Библиотека методов поиска решений в БЗ в виде отдельного модуля Выполнение операций логического вывода на знаниях, представленных в БЗ, с учетом исходных данных, полученных пользователем на этапе идентификации

5 Пользовательский интерфейс Осуществляет: - приобретение и идентификацию исходных данных - вывод промежуточных и конечных решений - предоставление отчетов по решаемой задаче

Рис.9. Схема информационных потоков моделирования

На рис. 9 представлена схема информационных потоков между компонентами ООИМ по построению АСУ ТП при разработке структур связанных с исследованием влияния типовых существенных нелинейностей на процесс управления.

В четвертой главе выполнено моделирование нелинейной системы управления электродвижением судна на базе судовой электростанции.

Составлена математическая модель системы управления судовой про-пульсивно-энергетической установкой. Объединенная система уравнений элементов движения судна (24) отражает достаточное близкое поведение к реальному объекту управления, уравнение ТНВД:

КТНВДт]ч=ЧЦт' (17> \

уравнение силовой части дизеля:

(Тдр + Ус)<рд ~~ кцк Чин * ^чтЯцт ~ктйтд; О8)

уравнение турбокомпрессора: (ТткР + ^)тд = (19)

уравнение измерительного элемента РЧВ: 2 -2

(Г/ + Ткр + 8С )<рд = щ + ^;

уравнение электропривода настройки ЧВ: Ксэ 0.5£/1>р0-р„ 0.5ег«р0-

А<рд = + (0 / 1)иэд - (0 / \)11 Эд ;

уравнение генератора:

тА =

к геи Р

геи 1'потр

КПДг<Рд

уравнение гребного электродвигателя: га-еог

а, = М,

М.

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

2

где: Ттк, Тд,Тр , Тк - постоянные времени;

Ктк, кцв, кге„, Кß, Ксэ, ус- приведенные коэффициенты соответствующих преобразований;

Чцт' <Рд> О mö> Рпотр> лрд> /г " относительные отклонения от номинальных значений параметров.

Центральным звеном судовой электростанции, является дизель-генератор. Регулирование частоты вращения (основная функция автоматического управления ДГ) осуществляется системой САР ЧВ (уравнения (17-21)).

Используя приведенную систему уравнений (24), выполнено программирование алгоритмов функционирования модели.

В п. 4.2, в выбранных рамках рассмотрения, информационная модель системы управления соответствующим образом структурирована. Разбиение задачи на структурные элементы зависит от выбранной концепции постановки задачи разработчиком ее информационной модели и от принципов взаимосвязи параметров данной задачи с параметрами смежных задач.

В п. 4.3 рассмотрено создание алгоритмов функционирования модели, на основе указанного выше подхода. Эти алгоритмы в среде OUR-CAD требуют специальной формы записи, которая удобна тем, что запись алгоритма близка к форме записи цепей блок-схем передаточных функций. Все обратные связи, как это принято в теории управления, представляют движение информации в обратном направлении.

В п. 4.4, для апробации предложенных в главе 3 способов создания и использования типовых нелинейностей проведено имитационное моделирование созданной в OUR-CAD системы управления электродвижением. В качестве объекта, для которого характерна нелинейность типа петли гистерезиса, выбран гребной электродвигатель (ГЭД).

При сдаточных испытаниях гидрографического судна «Вайгач», первого отечественного судна с единой электроэнергетической установкой, были получены характеристики гребного двигателя, показавшие наличие колебательных режимов на начальных стадиях переходных процессов (до 3% от номинальных значений мощности, момента, частоты вращения и т.д.).

Входными параметрами модели являются: - момент сопротивления, f - частота сети, и - напряжение сети, 'v - мощность сети. Выходные параметры: п- частота вращения, а- номинальный наклон регуляторной харак-

М

теристики, чу* - крутящии момент.

Компьютерная модель OUR-CAD позволяет оценить поведение объекта, проанализировать изменение параметров и строить графики зависимостей момента от времени м = /W и частоты вращения от времени п~/('\

Для учета влияния нелинейности выполнена коррекция модели. В компьютерную имитационную модель ГЭД включен блок нелинейности типа гистерезисной петли в соответствии с информационной моделью (рис. 10).

_ ,1 и.ои

г* *

| мсопрод^—

1.00

<£4

■

тТ

Ей

0.50

}-

0.62

1.07

| МсопрЭД^

гктереак« '

3-Е

1г

___^ ->|о1[1»№

0.07

0.70 0.70

1.00

^ ГП ^СуТОА>

0.96

Рис.10. Информационная модель ГЭД с блоком нелинейности

После коррекции структуры модели произведены оценки характеристик изменения момента и частоты вращения ГЭД. Из графиков (рис. 11) следует, что при изменении момента на начальной стадии происходят колебательные движения, которые отражают скользящий режим управления.

мщ

.....:..............1

.............\....................;-

/ ............../............. ...........г ..............

/ I

.............

•Л*....................................■• '11«.» :

Л.ЧЙ'

1

\ !

...............л........... \

\ ..............;.......X :

0,?0 Л.ип ........... л.ип

1,С (,с

а) б)

Рис. 11. Характеристики момента (а) и частоты вращения (б) ГЭД модифицированной модели

Результаты эксперимента оценены предметными специалистами, давшими заключение о характере поведения модели (автоколебания, вынужденные колебания, скользящий режим и.т.п.).

Для оценки предложенной методики реализована модель системы управления электродвижением, позволяющая имитировать протекание переходных процессов. Учитывая начальные параметры внешней среды (направление волнения, баллы, период) исследователь может оценить характеристики системы, в которых проявляются типовые нелинейности.

(x U

Рис.12. Кривые переходного процесса Рис.13. Кривые переходного процесса выходных координат выходных координат

при запуске исходной модели при запуске модели

с типовыми нелинейностями

На рис. 12 представлены графики изменения мощности и момента на гребном валу электродвигателя исходной модели (без включения нелинейно-стей) при имитации волнения амплитудой 2 балла и периодом 3 минуты. После включения внешнего воздействия система переходит в колебательный режим. При тех же начальных условиях проведено моделирование системы электродвижения с включенными существенными нелинейностями. По результатам моделирования построены графики (рис.13) показавшие наличие нелинейных скачкообразных отклонений на участках возрастания мощности и момента, и тем самым подтвердившие заключение о наличие скользящих режимов в системе.

Таким образом, описанный выше процесс создания компьютерной модели с учетом существенных нелинейностей позволяет принять способ модернизации прикладной программы OUR-CAD и совершенствование методики компьютерного моделирования реальных систем управления на базе OURCAD.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выполнен анализ целей, задач и методов разработки систем управления судном. В качестве объекта управления рассмотрен общесудовой про-пульсивно-энергетический комплекс электродвижения, являющийся сложной системой с иерархической структурой входящих в ее состав блоков управления.

2. Разработана концептуальная модель функционирования судовой энергетической установки, с целью совершенствования алгоритмов управления, реализуемых схемотехническими и программно-аппаратными средствами автоматизации.

3. Разработана структура системы управления электродвижением судна, учитывающая все типовые функциональные элементы и возможность реализации объектно-ориентированного подхода к проектированию.

4. Обоснованы параметры судовой энергетической установки, обеспечивающие требования к качеству управления и контроля технического состояния объекта.

5. Способы моделирования информационных моделей судовых систем автоматизированного управления реализованы на классических принципах объектно-ориентированного построения структур классов и объектов сложных систем. Предметная система взаимосвязанных и взаимодействующих между собой структурных элементов, ограниченная рамками выделенной информационной области и объединенная общей целью, в своей совокупности рассматривается как информационная модель системы управления.

6. Разработаны структурно-цифровые модели типовых существенных нелинейностей, характерных для судовых электротехнических систем. Для одной из них, для петли гистерезиса, представлена схема ее реализации в среде OUR-CAD.

7. Обосновано применение способа записи алгоритмов проектирования информационных моделей систем управления, основанного на едином способе описания математических и логических операций и позволяющего описывать алгоритмы управления судовым оборудованием и функционирование его информационных моделей в виде сложных операторов, структура которых строится на межсистемном взаимодействии входящих в их состав блок-схем передаточных функций.

8. Предложен аналитический способ преобразования типовых существенных нелинейностей в библиотечные элементы компьютерного инструментария.

9. Разработана методика расширения специализированного объектно-ориентированного программного инструментария OUR-CAD для проектирования сложных электротехнических систем с типовыми существенными не-линейностями за счет организации базы данных.

10. Составлена математическая модель системы управления судовой пропульсивно-энергетической установкой в виде системы уравнений в операторной форме.

11. Реализован объектно-ориентированный подход к разработке, моделированию и комплексной отладке алгоритмической части в среде "OURCAD". Система управления представлена как совокупность структуры классов и структуры объектов систем управления судовыми техническими средствами, обеспечивающими транспортно-технологический процесс движения судна.

12. Разработана компьютерная модель системы управления судна с учетом нелинейных характеристик элементов.

13. Представлены особенности технологии моделирования алгоритмической части прикладного программного обеспечения систем управления судовым электродвижением, которая учитывает нелинейные характеристики элементов.

14. Помимо проведения научно-исследовательских и проектных опытно-конструкторских работ в НПФ «Меридиан», ЗАО НПО «AMT», ЗАО НПЦ «ЭДС» и ЗАО «ИЭМЭТ» практические результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе СПГУВК по курсу «Нелинейные, цифровые и дискретные системы управления».

Основные положения диссертационной работы изложены в публикациях:

1. Ишанин A.B. Объектно-ориентированный инструментарий моделирования нелинейных систем управления / «Программные продукты и системы» Вып. 2; - Тверь: НТП «Фактор»; 2008, - С 96+97 (издание рекомендовано ВАК РФ).

2. Ишанин A.B., Барщевский Е.Г. Магнитные материалы, режимы работы электродвигателей, гистерезисная петля / Сборник научно-технических статей «Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем» Вып. 5; - СПб: ПАРККОМ; 2007 - С. 5+7.

3. Ишанин A.B., Козлов A.B. Компьютерный инструментарий для моделирования электроэнергетической установки судна / Сборник научно-технических статей «Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем» Вып. 3; - СПб: ПАРККОМ; 2007-С. 173+176.

4. Ишанин A.B., Недялков К.В. Принятие решений при управлении многостанционными СЭУ по обеспечению их надежности и живучести / Сборник научно-технических статей «Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем» Вып. 4; - СПб: ПАРККОМ; 2007- С. 57+61.

5. Ишанин A.B., Францев Р.Э. Преобразование типовых существенных нелинейностей в библиотечные элементы компьютерного инструментария / Сборник научно-технических статей «Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем» Вып. 5; - СПб: ПАРККОМ; 2007- С. 5+8.

6. Ишанин A.B., Францев Р.Э. Нелинейная система автоматического управления частотой вращения в составе дизель-генераторной установки судовой электростанции/ Сборник научно-технических статей «Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем» Вып. 6; - СПб: ПАРККОМ; 2007-С. 45+49.

7. Ишанин A.B. Имитационное моделирование судовых электроэнергетических установок / Научно - технический сборник «Актуальные проблемы управления транспортными и техническими системами»; - СПб: СЗТУ, 2008,-С. 228+230.

8. Ишанин A.B. Имитационное моделирование электроэнергетической системы с различными принципами управления/ Сборник научно-технических статей «Автоматизация, информатизация, инновация транспортных систем» Вып. 6; - СПб: ПАРККОМ; 2007- С. 35+37.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 17.05.10 Сдано в производство 17.05.10 Формат 60x84 1/16 Усл.-печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,28. _Тираж 60 экз._Заказ № 65_

Санкт-Петербургский государственный университет полных коммуникаций 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7

Отпечатано в типографии ФГОУ В ПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой канал, 2/*

Список принятых сокращений.

Введение. Состояние проблемы и задачи исследования.

Глава 1. Системный анализ процессов разработки судовых систем управления

1.1 Анализ целей, задач и методов разработки систем управления судовым электродвижением.

1.2 Особенности судовых систем управления и контроля с учетом реализации новых информационных технологий.

1.3 Формирование модели системы управления судовыми техническими средствами. . .„ * **

1.4 Моделирование системы управления электродвижением судна на базе судовой электростанции.

1.5 Выводы по главе 1.

Глава 2. Объектно-ориентированный метод проектирования систем автоматизированного управления

2.1 Блок-схема реализации объектно-ориентированного проектирования систем управления судовым технологическим процессом.

2.2 Информационная модель системы управления судном.

2.3 Модульное проектирование информационных моделей систем управления и их структурных элементов.

2.4 Унифицированная объектно-ориентированная инструментальная программа Our-CAD.

2.5 Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка аналитических моделей типовых нелиней-ностей системы управления электродвижением судна

3.1 Типовые нелинейности в электромеханических системах.

3.2 Аналитические модели существенных нелинейностей.

3.3 Преобразование существенных нелинейностей в библиотечные элементы компьютерного инструментария.

3.4 База'данных и база знаний для разработки структурных модулей нелинейностей.

3.5 Выводы по главе 3.

Глава 4. Функционально-цифровое моделирование процессов управления в судовой электроэнергетической системе

4.1 Математическое моделирование объекта исследований. 86*

4.2 Объектно-ориентированный подход к разработке, моделированию и комплексной отладке алгоритмической части в среде "OURCAD".

4.3 Алгоритмы управления объектно-ориентированной моделью.

4.4 Построение нелинейной компьютерной модели системы управления судовым электродвижением.

1 4.5 Выводы по главе 4.

Реализация инновационных информационных компьютерных технологий является главной составляющей интенсификации проектирования организационно-технических систем, в том числе и в судостроении. Учитывая достаточно невысокую стоимость технических ресурсов компьютерных технологий, одним из основных способов решения задач проектирования является разработка новых методических и инструментальных средств предпро-ектных исследований и моделирования или их совершенствование.

Проблемы автоматизации процессов управления судовыми техническими средствами актуальны для флота, так как отсутствует учет свойств и характеристик элементов систем, которые в общем случае являются нелинейными (как и большинство реальных систем), что увеличивает вычислительные и математические процедуры при управлении.

Отличительными свойствами нелинейных характеристик являются так называемые существенные нелинейности, которые характерны для электромашинных систем. К этим характеристикам относятся: многозначность, неоднозначность, разрывы характеристик, релейность характеристик, нечувствительность и т.д. Наличие этих нелинейностей приводит к снижению точности вычислений или делает невозможным получение однозначного решения.

Создание судовых комплексных систем автоматизированного управления требует инновационных решений при подходах к процессам проектирования и комплексной отладки за счет компьютеризации процессов принятия решений.

Анализ публикаций [16-22; 26; 33; 36; 48;49; 56; 79; 92; 104.] и в ряде работ других зарубежных авторов показывает, что в настоящее время интенсивное развитие получают исследования, направленные на совершенствования процессов создания управляющих информационных систем путем применения объектно-ориентированных методов проектирования, позволяющих учитывать особенности объектов автоматизации сложных иерархических систем с реализацией их структуры и межсистемного взаимодействия подсистем их элементов. Повышение требований к качеству управления энергетическими процессами приводит к необходимости учета нелинейностей в системах, так как возможно возникновение колебаний, в том числе автоколебаний.

Объектно-ориентированное проектирование и компьютерная отладка алгоритмов функционирования интегрированных систем автоматизированного управления судовыми транспортно-технологическими и энергетическими процессами позволяет минимизировать или полностью отказаться от этапа имитационных стендовых испытаний, где требуется применение натурных имитаторов, характеризующих оборудование управляемых объектов, операторские посты, возмущающие дестабилизирующие воздействия, средства автоматизации управления и контроля.

В этом случае задача исследования может быть решена в области объектно-ориентированного информационного обеспечения при моделировании сложных систем, с соответствующей инструментальной поддержкой процессов проектирования.

Решение такой задачи направлено на передачу процессов проектирования и отладки алгоритмов функционирования сложных систем управления в руки специалиста предметной области. При этом проектант системы управления должен быть обеспечен объектно-ориентированной методологией информационного обеспечения процессов моделирования нелинейных систем и соответствующим компьютерным инструментарием, что позволит свести к минимуму участие программиста в предметно-ориентированных процессах исследования и комплексной отладки систем управления.

Введение в инновации проектирования подходов, основанных на применении современных объектно-ориентированных информационных технологий и учитывающих существенные нелинейности, повышает эффективность, сокращает трудозатраты и сроки моделирования, связанные с предпроектными исследованиями и комплексной отладкой алгоритмов функционирования сложных систем, реализуемых схемотехническими и программно-аппаратными средствами автоматизации.

Поэтому реализация методологии объектно-ориентированного моделирования систем управления, учитывающей существенные нелинейности, на основе системного подхода к использованию информационных компьютерных технологий, в особенности для систем управления судовыми техническими средствами, является задачей, актуальной для развития флота.

Цель работы состоит в повышении эффективности информационного обеспечения процессов моделирования систем автоматизированного управления судовым электродвижением, имеющим существенные нелинейности в характеристиках.

В компьютерный инструментарий предлагается включить блоки существенных нелинейностей, которые позволяют более адекватно отразить процессы изменения динамических характеристик моделей.

Появится возможность объективировать предпроектные исследования функционирования систем управления путем компьютерного моделирования и отладки технических, технологических и информационных решений.

В основу процесса исследований и решения сформулированных задач положены методы системного анализа процессов проектирования судовых систем автоматического и автоматизированного управления, методы и теория информационных систем, теории алгоритмов, методы компьютерного моделирования и программирования. При выполнении работы использован математический аппарат дифференциальных уравнений, дискретной математики, теории автоматического регулирования и управления, эффективности, искусственного интеллекта и системного анализа.

Объектом исследования в работе является судовая система управления электродвижением, обеспечивающая, в комплексе с остальными техническими средствами, функционирование судна.

Предмет исследований - вопросы информационного обеспечения моделирования систем управления судовым электродвижением, систем управления судовыми энергетическими комплексами и их агрегатами, а также методы описания систем и их совершенствования.

В состав судовых транспортно-технологических и энергетических средств управления энергетическими процессами входит общесудовой про-пульсивно-энергетический комплекс, обеспечивающий электродвижение судна, качественное функционирование которого характеризует технико-эксплуатационную эффективность судна в целом. Дизель-генераторные установки используются в качестве электроэнергетических источников судовой электростанции, обеспечивающей электроснабжение судна и его оборудования, в том числе электроснабжение для судов с электродвижением. Гребной электропривод осуществляет главную функцию — движение. При этом в гребном электродвигателе (ГЭД), как и в остальных вспомогательных электроприводах входящих в систему судовых технических средств, проявляет себя нелинейность типа петли гистерезиса и другие нелинейности.

Развитие технологической базы обеспечения задач управления и максимально возможное использование новых информационных технологий возможно за счет более эффективного использования информационных систем.

При этом происходит унификация программных и аппаратных модулей для создания центра обработки данных по принятию решений при управлении технологическим процессом, реализуемым в энергетической системе судна.

Анализ выполненных исследований и действий по внедрению новых информационных технологий в указанных направлениях свидетельствует, что для повышения эффективности внедрения в практику деятельности судостроительных и опытно-исследовательских фирм этих работ необходимо сформировать единый научно-обоснованный методический подход к решению вопросов повышения конкурентоспособности фирм путем внедрения и развития менеджмента качества процессов управления (точности, надежности).

Сложность систем управления процессов регулирования и изменения их по заданному закону или ограничением на судах и в технических центрах определяется следующими причинами:

- сложность проблемы качества управления;

- сложность управления и регулирования процессов электроэнергетических преобразований в связи с появлением существенных нелинейностей в различных элементах ЭУ;

- сложностью обеспечения гибкости конечного результата в зависимости от типа нелинейности и возможности нахождения решения сугубо нелинейных задач при управлении объектом;

- сложностью описания взаимосвязи отдельных подсистем в реальную

ЭУ;

- сложностью программного обеспечения, если задача решается в цифроаналоговом комплексе;

Сложность проблемы качества управления состоит в том, что основная задача менеджеров предприятий и управленцев состоит в создании иллюзии простоты, защищающей исполнителей технологического процесса с использованием информационных систем от сложности описываемого процесса (фирма). Нелинейность характеристик в большинстве случаев заменяют линейной аппроксимацией или гармонической линеаризацией. Объем исходных данных программного обеспечения при принятии решений по управлению качеством не входит в число главных достоинств, поэтому стараются делать их более компетентным лицам или простым, используя при этом существующие методы и новые научные разработки в этой области. Например, универсальность создаваемых информационных систем для реализации качества управляемого процесса по интегральным критериям качества очевидна.

Сложность обеспечения гибкости конечного результата,- в зависимости от уровня технического обеспечения судов, может быть решена путем интеллектуализации информационного обеспечения АСУ фирм (использование методов эвристического программирования при алгоритмизации задач проектирования и теории искусственного интеллекта). Программное обеспечение решаемых инженерных, технических и экономических задач таюке должно обладать максимальной гибкостью для любого уровня абстракции (сбор данных, статистический анализ рынка, сравнение , регистрация, контроль, прогнозирование, интегральные и частные оценки эффективности, генерация решений. Такая гибкость, однако, требует создание для управленческого звена в системе НИОКР будущего документального, информационного программного обеспечения, из которых составляются элементы более высоких абстрактных уровней. В связи с отсутствием или присутствием в малом количестве в программной индустрии таких стандартов, программные разработки становятся достаточно трудоемким процессом.

Сложность описания взаимосвязи отдельных подсистем управления проектированием вызвана достаточной независимость подсистем друг от друга и внешних воздействий, а также непредсказуемой количественной оценкой их эффективности по качеству управления ЭУ.

Полагая, что поведение одной подсистемы не должно оказывать существенное влияние на поведение другой на практике при управлении процессом стабилизации параметров особенно если объект обладает существенными нелинейностями находят применение процедуры согласования, коррекции, стабилизации к внешним воздействиям, которые в свою очередь могут быть реализованы как полностью так и модельно-предсказательно с оценкой уровня доверия к системе.

Сложность проблемы управления качеством регулирования, защиты и сигнализации по параметрам установки для любых подсистем управления СЭУ обусловлена:

- необходимостью анализа большого количества возможных вариантов решения и определения из них наиболее предпочтительных;

- невозможность точной аналитической оценки ожидаемых результатов принятия вариантов решения;

- отсутствие надежной статистики и фактические затраты на выполнение однотипных задач на разных уровнях иерархии управления ЭЭУ и ее элементов;

Сложность процессов управления параметрами электроэнергетических установок при выполнении диагностических процедур и в процессе эксплуатации предъявляет повышенные требования к методам моделирования, среди которых считается целесообразным использовать модельно-предсказательные подходы, вероятностные методы, методы имитационного моделирования, ситуационных моделей, а так же CASE и CALS технологий, объектно-ориетированная инструментальная программа OUR-CAD, язык UML и другие объектно-оринтированные методы системного анализа.

Методы имитационного моделирования позволяют включить в анализ и принятие решений неполноту исходной информации, стохастические свойства рассматриваемых процедур проектирования в фирме или группе компаний в целом. При этом используется меньший объем затрат для выполнения необходимого количества решаемых технических задач при более высоком уровне конкурентоспособности, рентабельности и эффективности фирм занимающихся разработкой новых систем управления движением судна.

Для построения моделей систем управления техническими средствами судна необходима достаточно сложная организационно-техническая система способная решать и реализовывать различные виды и способы моделирования. Наиболее часто используется аппарат логико-дифференциальных уравнение [1-3, 12, 13, 25], сетевых моделей [59, 58, 73], модели оптимизационных задач [9-13], имитационные модели [99,100, 102], методы менеджмента качества, теория расписаний [17, 101], ситуационные модели [10, 11, 76], методы экспертных оценок, методы и способы информационных технологий [42-45, 88, 90] и другие. В последнее время достаточно активно используются методы системного анализа сложных организационно-технических комплексов [11, 31, 59, 73].

Эффективность процесса разработок и качество информационного обеспечения процессов моделирования систем автоматизированного управления судовым электродвижением на базе формального аппарата описания архитектуры судового машинно-энергетического комплекса приводят к необходимости решения следующих задач:

1. Анализ целей, задач и методов разработки систем управления судовыми техническими средствами с учетом нелинейности характеристик элементов объекта управления.

2. Развитие объектно-ориентированных подходов к информационному обеспечению процессов проектирования и построению информационных моделей систем автоматизированного управления судовой АСУ движения.

3. Создание базы данных и базы знаний для разработки структурных модулей системы управления.

4. Реализация представления существенных нелинейностей в характеристиках блоков и подсистем управления электродвижением судна.

5. Создание и апробация созданного объектно-ориентированного программного инструментария для компьютерного моделирования и функциональной отладки сложных нелинейных систем управления.

6. Реализация программно-инструментального обеспечения для разработки информационных моделей судовых систем автоматизированного управления нелинейными объектами, в том числе систем управления главными СЭУ, дизель-генераторными СЭУ и судном в целом.

4.5 Выводы по главе 4

1. Составлена математическая модель системы управления судовой пропульсивно-энергетической установкой в виде системы уравнений в операторной форме.

2. Реализован объектно-ориентированный подход к разработке, моделированию и комплексной отладке алгоритмической части в среде "OURCAD".

3. Система управления представлена как совокупность структуры классов и структуры объектов систем управления судовыми техническими средствами, обеспечивающими транспортно-технологический процесс движения судна.

4. Разработана компьютерная модель системы управления судовым электродвижением с учетом нелинейных характеристик элементов.

5. Представлены особенности технологии моделирования алгоритмической части прикладного программного обеспечения систем управления судовым электродвижением, которая учитывает нелинейные характеристики элементов.

Заключение. Выводы по работе

Анализ существующих методов и способов совершенствования информационного обеспечения процессов проектирования и модернизации систем управления судовыми энергетическими процессами, показывает, что существуют значительные резервы повышения эффективности и качества процессов моделирования судовых систем электродвижения за счет развития информационных компьютерных технологий учитывающих существенные нелинейности.

Исходя из сказанного, в работе сформулирована и решена научно-техническая задача, имеющая важное научно-практическое значение, заключающаяся в реализации методологического и информационного сопровождения процессов моделирования нелинейных систем автоматизированного управления судовыми энергетическими процессами на основе объектно-ориентированных подходов с учетом типовых нелинейностей.

Решение задачи в рамках данного научного направления позволило определить цели исследований диссертационной работы. В соответствии с ними создана и реализована методика информационного обеспечения процессов моделирования систем управления судовым электродвижением и судовыми техническими средствами на основе усовершенствованного объектно-ориентированного инструментария, предназначенного для предпроектных исследований, проектирования, компьютерного моделирования и функционального программирования систем управления с комплексной отладкой алгоритмической части программного обеспечения.

Научные результаты, полученные в работе, представляют комплекс информационных и технических решений на базе новых информационных технологий. Эти решения позволили (за счет включения типовых существенных нелинейностей в алгоритмы моделирования) обеспечить необходимый технический уровень разрабатываемых систем управления.

Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы следующие.

1. Выполнен анализ целей, задач и методов разработки систем управления судном. В качестве объекта управления рассмотрен общесудовой про-пульсивно-энергетический комплекс электродвижения, являющийся сложной системой с иерархической структурой входящих в ее состав блоков управления.

2. Разработана концептуальная модель функционирования судовой энергетической установки, с целью совершенствования алгоритмов управления, реализуемых схемотехническими и программно-аппаратными средствами автоматизации.

3. Разработана структура системы управления электродвижением судна, учитывающая все типовые функциональные элементы и возможность реализации объектно-ориентированного подхода к проектированию.

4. Обоснованны параметры судовой энергетической установки, обеспечивающие требования к качеству управления и контроля технического состояния объекта.

5. Способы моделирования информационных моделей судовых систем автоматизированного управления реализованы на классических принципах объектно-ориентированного построения структур классов и объектов сложных систем. Предметная система взаимосвязанных и взаимодействующих между собой структурных элементов, ограниченная рамками выделенной информационной области и объединенная общей целью, в своей совокупности рассматривается как информационная модель системы управления.

6. Разработаны структурно-цифровые модели типовых существенных нелинейностей, характерных для судовых электротехнических систем. Для одной из них, для петли гистерезиса представлена схема ее реализации в среде OUR-CAD.

7. Обосновано применение способа записи алгоритмов проектирования информационных моделей систем управления, основанного на едином способе описания математических и логических операций и позволяющего описывать алгоритмы управления судовым оборудованием и функционирование его информационных моделей в виде сложных операторов, структура которых строится на межсистемном взаимодействии входящих в их состав блок-схем передаточных функций.

8. Предложен аналитический способ преобразования типовых существенных нелинейностей в библиотечные элементы компьютерного инструментария.

9. Разработана методика расширения специализированного объектно-ориентированного программного инструментария OUR-CAD для проектирования сложных электротехнических систем с типовыми существенными не-линейностями за счет организации базы данных.

10. Составлена математическая модель системы управления судовой пропульсивно-энергетической установкой в виде системы уравнений в операторной форме.

11. Реализован объектно-ориентированный подход к разработке, моделированию и комплексной отладке алгоритмической части в среде "OURCAD". Система управления представлена как совокупность структуры классов и структуры объектов систем управления судовыми техническими средствами, обеспечивающими транспортно-технологический процесс движения судна.

12. Разработана компьютерная модель системы управления судовым электродвижением с учетом нелинейных характеристик элементов.

13. Представлены особенности технологии моделирования алгоритмической части прикладного программного обеспечения систем управления судовым электродвижением, которая учитывает нелинейные характеристики элементов.

14. Помимо проведения научно-исследовательских и проектных опытно-конструкторских работ в НПФ «Меридиан», ЗАО НПО «AMT», ЗАО НПЦ «ЭДС» и ЗАО «ИЭМЭТ» практические результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе СПГУВК по курсу «Нелинейные, цифровые и дискретные системы управления».

1. Автоматизация судовых энергетических установок и систем / Андерзен В.А., Гольдберг М.Э., Городущенко В.Н., Уваров Ю.Н.: Учебник 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Судостроение, 1993,- 278 е.: ил.

2. Автоматизация судовых энергетических установок : Справочное пособие: Под ред. Нелепина P.A. JI. : Судостроение, 1975, - 536 с.

3. Автоматизированное управление судовыми дизелями. М.: Транспорт, 1980,- 136 с.

4. Агафонов Н.П., Верлатый Н.И., Голиков В.А. и др. Судовые микропроцессорные управляющие системы: Учеб. пособие для вузов. М.: Транспорт, 1994. - 136 с.

5. Алексеев H.A., Ушаков В. М. Эксплуатация судовых микропроцессорных систем. Учебное пособие : М.: Транспорт. - 1994. - 209 е., ил.

6. Барабанов А.Т., Катковник В.Я., Нелепин P.A. и др. Методы исследования нелинейных систем автоматического управления. — М.:Наука, 1975.

7. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. Учебник для вузов. М.: Транспорт. - 1989. - 157 с.

8. Белый О.В., Копанев A.A., Попов С.А. Системология и информационные системы. /СПб., СПГУВК, 1999 г.

9. Белый О.В., Попов С.А., Францев Р.Э. Транспортные сети России (системный анализ, управление, перспективы). Монография, СПб, СПГУВК, 1999 г. 147с.

10. Белый О.В., Сазонов А.Е. Информационные системы технических средств транспорта. Учебное издание. СПб.: "Элмор", 2001. - 192 с.

11. Белый О.В., Сазонов А.Е. Разработка концепции автоматизации управления технологическими процессами судна. ВИНИТИ, 1991. М.

12. Березин С.А., Тетюев Б.А. Системы автоматического управления движением судна по курсу. JL: Судостроение. - 1990. - 256 е.: ил.

13. Большаков В.Ф., Решетников И.П., Яковенко В.Г. Рациональное использование природных ресурсов на морском транспорте. М.: Транспорт. -1992.-256 с.

14. Бондаренко В.В., Мельник Г.В., Руденко А.Н. Электронные системы регулирования ДВС за рубежом: Обзор. М.: ЦНИИТЭИ тяжмаш, 1988, -28 е., ил. - (Двигатели внутреннего сгорания. Сер. 4. Вып. 3).- Библиогр.: 14 назв.

15. Брукс Фредерик. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы: Пер. с англ. - СПб.: Символ-Плюс, 1999, - 304с.

16. Буч. Г. Объектно-ориентированный анализ и проектированиес примерами приложений на С++, 2-е изд. / Пер. с англ. М.: "Издательство Бином", СПб.: "Невский диалект", 1999. - 560 е., ил.

17. Вагущенко JI.JI. Цымбал H.H. Системы автоматического управления движением судна: Учебник. Третье издание, переработанное и дополненное. — М.: ТрансЛит, 2007. - 376 с.

18. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в живом и машине (2-е издание). /М., 1968.

19. Волков В.В., Мешков С.А., Норов А.Т. Основные принципы объектно-ориентированного подхода в САИПР, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

20. Волков В.В., Мешков С.А., Норов А.Т. Реализация принципов объектно-ориентированного подхода в САИПР, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

21. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления : 2 изд. М.: Энергия, 1980,312 с.

22. Гайкович А.И., Родионов В.В. Подход к проектированию корабля с позиций теории иерархических многоуровневых систем, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

23. Горб С.И. Моделирование судовых дизельных установок и систем управления: Учеб. пособие для вузов. М.: Транспорт. - 1993. - 134 с.

24. Денисов A.A., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. /Л., "Энергоиздат", 1982.

25. Жадобин Н.Е., Крылов А.П., Малышев В.А. Элементы и функциональные устройства судовой автоматики. Учебник, 2-е издание, перераб. и до-полн., СПб.: Эльмор, 1998, 440 с.

26. Захаров Б.Н., Шмелев A.B. Наблюдение за постройкой, испытания и приемка судов : Справочник. Л.: Судостроение, 1991. - 512 е.: ил.

27. Захаров И.Г., Дорофеев В.И. Современное состояние теории проектирования кораблей военно-морского флота, / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

28. Искусственный интеллект. В 3-х кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы: Справочник /Под ред. Э.В. Попова. - М.: Радио и связь, 1990.-464 е.: ил.

29. Исследование методов контроля технических средств судов и разработка методов моделирования на ЦВМ алгоритмов контроля и диагностики. : Отчет ЛВИМУ им. адм. С.О. Макарова, 1970г., тема №433, Гос. per.69036559.

30. Калянов Г.Н. Консалтинг при автоматизации предприятий: Научно-практическое издание. Серия "Информатизация России на пороге XXI века". М.: СИНТЕГ, 1997. - 316с.

31. Карпов Л.Н. Надежность и качество судовых дизелей. Л., "Судостроение", 1975, 232 с.

32. Кац A.M. Автоматическое регулирование скорости двигателей внутреннего сгорания. М. - JI. : Машгиз, 1956. - 304 е., ил.

33. Клир Дж. Системология автоматизация решения системных задач. /М.: "Радио и связь", 1985.

34. Козлов A.B. Анализ устойчивости и качества системы регулирования частоты вращения дизеля с электромеханическим регулятором : Труды ЦНИТА №73, Л.: 1979 г., с. 37-43.

35. Козлов A.B. Исследование системы автоматического регулирования скорости дизеля с электромеханическим дифференциальным регулятором / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, ЦНИДИ, Л.: 1979, 108 стр.

36. Козлов A.B., Хаймин Ю.Ф. Автоматизация тракторных ДВС, состояние вопроса, перспективы : Двигателестроение №1, Л.: 1983 г., с. 24 — 25.

37. Козлов A.B., В.И. Маракин, Конторович P.M. Оценка энергетических затрат на привод дозирующего органа топливного насоса : Двигателестроение, №8, 1988г., с. 17-19

38. Козлов A.B. Функциональные возможности электронных систем автоматического управления топливоподачей автотракторных дизелей: Труды ЦНИТА, Л., 1989г., с 180 189.

39. Козлов A.B. Шифф К.В. Адаптация задачи моделирования электронной системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля на ЦВМ типа PDP-11: Труды ЦНИТА, Л., 1989г., с 208 214.

40. Козлов A.B., Маракин В.И. Топливоподающий узел высокого давления. Патент России № 2097597, бюлл. №33 от 27.11.97г.

41. Козлов A.B. Устройство комбинированного управления подачей топлива дизеля. Патент России № 2132475 от 21.06.99г.

42. Козлов A.B. Объектно-ориентированные методы компьютерного моделирования систем управления технологическими процессами: Индустриальный Петербург, 1999, № 6 (18), СПб, 1999 г., с 10 11.

43. Козлов A.B. Пути повышения эффективности управления судовыми энергетическими процессами (электронное регулирование СЭУ, автоматизация СТС, компьютерное моделирование судовых САУ). Научное издание: СПб: Судостроение, - 2002. - 194 с.

44. Копанев A.A. Информационное и техническое обеспечение тренажерных комплексов. Монография. СПб.: СПбГУВК, 1998, 139 с.

45. Красносельский М.А., Покровский A.B. Системы с гистерезисом. Издательство «Наука, Главная редакция физико-математической литературы, Москва, 1983, 271 с.

46. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1968. - 535 с.

47. Кулибанов Ю.М., Малый П.А., Сахаров В.В. Экономичные режимы работы судовых энергетических установок. М.: Транспорт, 1987. - 205 с.

48. Лебедев О.И., Сомов В.А., Калашников С.А. Двигатели внутреннего сгорания речных судов: Учеб. Для вузов. М.: Транспорт, 1990. 328 с.

49. Левин М.И., Козлов A.B. Перспективы САРС дизеля с дифференциальным регулятором и задающим электроприводным устройством : Двига-телестроение №3, Л.: 1982

50. Левин М.И. Автоматизация судовых дизельных установок. Л. : Судостроение. - 1969. - 465 е.: ил.

51. Лукомский Ю.А., Чугунов B.C. Системы управления морскими подвижными объектами : Учебник Л.: Судостроение. - 1988. - 272 е., ил.

52. Месарович М. Основания общей теории систем. //Общая теория систем/ М.: 1966.

53. Нейлор К. Как построить свою экспертную систему. М.: Атомиздат, 1991

54. Николаев В.И., Берг В.М. Системотехника, методы и приложения. /Л., "Машиностроение", 1985.

55. Нелепин P.A. Теория управления: Учебник для военно-морского инж. инст-а. Типография ВМИИ, 2006.

56. Николаев Е.А., Козлов A.B. Перспективы применения электроники в системах управления автотракторными дизелями. Тезисы доклада на 4-й Сибирской научно-практической конференции по надежности научно-технических прогнозов, 14-16. 10. 1987г., Новосибирск

57. Новиков Д.А., Петраков С.Н. Курс теории активных систем. Серия "Информатизация России на пороге XXI века". М.: СИНТЕГ, 1999. - 108с.

58. Овсянников М.К., Петухов В.А. Эксплуатационные качества судовых дизелей: Л., Судостроение, 1982, 208 с.

59. Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые автоматизированные энергетические установки: Учебник для высш. инж. мор. уч-щ. М.: Транспорт, 1989.-256 с.

60. Определение основных типов задач и методов обучения судового экипажа при разработке на базе ЭВМ тренажерных устройств по управлению энергетическими установками дизельных судов. : Отчет ЦНИИМФ,1980г., тема 4.01.3-80, Гос. per. № 76050680.

61. Основы автоматического управления / Под редакцией Пугачева B.C. -М.: Издательство "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, 1967, 680 с.

62. Попов Е.П. Автоматическое регулирование и управление. М. - Л.: Физ-матгиз, 1962 - 388 е., ил.

63. Попов С.А. и др. Транспортные сети России (системный анализ, управление, перспективы). Монография, СПб, СПГУВК, 1999 г. 147с.

64. Построение экспертных систем. Под ред. Ф. Хейесс-Роста. М.: Мир. 1987

65. Проектирование систем автоматизации технологических процессов / Справочное пособие / Клюев A.C., Глазов Б.В., Дубровский А.Х., Клюев A.A. ; Под ред. A.C. Клюева. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатом-издат, 1990, - 464 е.: ил.

66. Разработка, исследование и использование тренажера судовой электрической станции (СЭС) с автоматическим управлением (АУ) для обучения электромехаников плавсостава. : Отчет ЛВИМУ им. адм. С.О. Макарова, 1978г., тема №796, Гос. per. № 76017549.

67. Разработка принципов построения автоматизированной системы предупреждения аварийных ситуаций (АСПАС) при взаимном маневрировании судов (заключительный) : Отчет ИПТ РАН, 1997 г., тема 1-152-95, Гос. per. №01.950.007513

68. Райниш К. Кибернетические основы и описание непрерывных систем : Пер. с нем. М. : Энергия, 1978. - 456 е., ил.

69. Родионов А.И., Сазонов А.Е. Автоматизация судовождения : Учеб. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт. - 1992. - 192 с.

70. Сазонов А.Е., Козлов A.B. Применение общесудовых экспертных систем контроля безопасности судна для снижения влияния человеческого фактора на аварийность судов. Научно технический сборник Российского Морского Регистра Судоходства, вып. 24, 2001 г.

71. Самосейко В.Ф. Теоретические основы управления электроприводом: Учебное пособие. СПб.: Элмор, 2007. - 464с., илл.

72. Снопков В.И., Конопелько Г.И., Васильева В.Б. Безопасность мореплавания: Учеб. для вузов / Под ред. В.И. Снопкова. М.: Транспорт. - 1994. -247 с.

73. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. /М., Высшая школа, 1985.

74. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслуживания. /Л., "Машиностроение", 1990.

75. Спицнандель В.Н. Утверждая приоритет.: Оценка современной техники и производства. Л.: Лениздат, 1988. - 144 с.

76. Справочник по промышленной робототехнике, Книга 2 : Под ред. Ш. Нофа : М. : Машиностроение, 1990.

77. Справочник по теории автоматического управления. Под ред. A.A. Красовского, М.: Наука, 1987, - 712 с.

78. Судовые микропроцессорные управляющие системы: Учебное пособие для вузов / Н.П. Агафонов, Н.И. Верлатый, В.А. Голиков и др. М.: Транспорт, 1994. - 136 с.

79. Теория автоматического управления, ч1 : Теория линейных систем автоматического управления / Под ред. Воронова A.A.: Учеб. пособие для вузов, М. : Высшая школа. 1977. 303 е., ил.

80. Тимофеев Ю.К. Системы управления судовыми энергетическими процессами : Учебник. СПб.: Судостроение. - 1994. - 312 е., ил.

81. Трифанов В.Н. Методические основы синтеза динамических сетей. Технические системы. //Академия наук СССР. Ленинградский институт информатики и автоматизации. Препринт № 147 /Л., 1991.

82. Уилсон А., Уилсон М. Информация, вычислительные машины и проектирование систем : Пер. с англ. М. : Мир, 1968.

83. Энгельке Уильям Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Управление и технология / Пер. с англ. В.В. Мартынюка, Д.Е. Веденеева; Под ред.

84. Д.А. Корягина. М.: Машиностроение, 1990. - 320 е.: ил.

85. Управление большими системами: Материалы научно-практической конференции (22 26сентября 1997 г., Москва, Россия). Общая редакция -В.Н. Бурков, Д.А. Новиков. Серия "Информатизация России на пороге XXI века". ИПУ РАН - М.: СИНТЕГ, 1997. - 432 с.

86. Филлипов Ю.М., Сазонов А.Е. Теоретические основы автоматизации судовождения : Л. : Судостроение. - 1971.

87. Фомин В.В. Автоматизация логического моделирования программного обеспечения с применением формального аппарата семиотических систем. СПб.: Энергоатомиздат, Санкт-Петербургское отделение, 2000 -250 с. ил.

88. Францев Р.Э., Малянов Ю.М. Системы автоматического управления и контроля дизельных и дизель-газотурбинных энергетических установок. Л. : ВМФ, ЛВВМИУ, 1986 г.

89. Францев Р.Э. Системы автоматического управления и контроля корабельных газотурбинных и дизель-газотурбинных установок. Л. : ВМФ, ЛВВМИУ, 1991 г.

90. Фрейдзон И.Р. Судовые автоматизированные электроприводы и системы. Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. - 472с.: ил.

91. Харин В.М. Судовые гидравлические рулевые машины: Учеб. пособ. -Одесса: Феникс, 2005.-280 с.

92. Хойер Генри X. Управление судами при маневрировании : Пер. с англ.: -М.: Транспорт. 1992. - 101 е., ил.

93. Хомский Н. Логические основы лингвистической теории. //Новое в лингвистике/ М., "Прогресс", 1965, Выпуск 4, с. 465-576.

94. Хубка В. Теория технических систем : пер. с нем. М.: Мир, 1987. - 208 е., ил.

95. Цыркин М.И. Автоматизированное управление судовыми дизельными установками. Л.: "Судостроение", 1977, 264 с.

96. Шалыто А.А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов. СПб, : Наука, 2000. - 780 с.

97. Шауб П.А. Введение в теорию функционального проектирования корабля. / Первая Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Моринтех, СПб, 1995.

98. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство или наука. М.: Мир, 1978 г.

99. Шишкин И.Ф., Станякин В.М. Квалиметрия и управление качеством : Учебник для вузов. М.: Изд-во ВЗПИ, 1992.

100. Шлеер С., Меллор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях : Пер. с англ. Киев : Диалектика, 1993. - 240 с. : ил.

101. IMarE, (ed.): Electric Propulsion, The Effective Solution? The institute of marine Engineers, 1995.

102. Bhinder. F.S. The Performance of Diesel Engines and Identification of Parameters for a Control Strategy. Automotive Microelectronics L. Bianco, A. la Bella (editors). Elsevier Science Publishiers B.V. (North-Holland), 1986.

103. Booch G. Object-Oriented analisys and desing with applications. 2nd edition, 1994.

104. Fossen T.I., Marine control systems. Marine cybernetics, Trondheim, 2002

105. Nishimura. M., Fujtan N., Iwatuki M. The Nippondenso In-Line Injection Pumps with Electronic Control for the Clean Diesel Engine. SAE Technical Paper Series, 1987, N870436

106. Stumpp G., Polach W., Muller N., Wagra J. Fuel Injection Equipment for Heavy Duty Diesel Engines for U.S. 1991/1994 Emission Limits. SAE Technical Paper Series, 1989, N890851