автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Конструирование и моделирование морских автопилотов различных типов

-I •

о *

I 3 !!0Р

На правах рукописи

ЧАНХОАЙАН

КОНСТРУИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ МОРСКИХ АВТОПИЛОТОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Специальность: 05.13.01 "Управление в технических системах"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

>р " }

Москва-1998

Работа выполнена в

Институте машиноведения им. А.А. Благонравова АН РФ (Совместная Российско - Вьетнамская Лаборатория)

Научный руководитель.

доктор технических наук, профессор

Афанасьев В.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ядыкин Игорь Борисович кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Погожев Михаил Викторович

Ведущая организация - Московский Государственный Инженерно - Физический Институт

Защита состоится " 08 " декабря 1998 года в 14 часов на заседании Специализированного Совета Д 063.68.05 Московского государственный института электроники и математики адресу: 109028, Москва, Большой Трехсвятительский переулок 3/12, МИЭР

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " " ноября 1998 года.

Ученый секретарь

Специализированного Совета к.т.н. доцент Бузников С.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и постановка проблемы. Непрерывно расширяющаяся сфера применения систем автоматического управления есть результат, отражающий достижения в области науки и бурного развития различных технических средств. Требования же к системам, качеству их функционирования, надежности, способности работать в условиях неполной априорной и текущей информации постоянно растут. Практика и появляющиеся возможности технической реализации непрерывно "генерируют" новые или/и модифицируют старые постановки задач анапнза и синтеза систем управления.

Это в полной мере относится не только к объектам технологического характера, но и к таким сложнейшим объектам, которыми являются системы управления морскими судами.

Проектирование систем управления, наделенных способностью функционировать в условиях неполной информации о параметрах объекта, его состоянии и взаимодействии со средой, возможно с привлечением адаптивных методов.

Систематическое развитие теоретических и теоретико-прикладных аспектов адаптивных систем с 60-х годов осуществляется усилиями многих российских и зарубежных ученых, чему посвящена обширная литература. Определяющими в развитии основ теории адаптивных систем явились труды G.H Петрова, Я З. Цьшкина, A. A. Красовского, В.Ю. Рутковского, В В. Солодовиикопа. В.А. Якубовича, И.Б. Ядыкина, В Н. Афанасьева, В.Р.Носова, Г1 И. Чинаева. ВН. Букова, А.В Тимофеева, A.J1. Фрадкова, В.Н. Фомина, P.M. Юсупова , A.M. Цыкунова, à также таких зарубежных ученых, как B.D. Anderson, K.J Astrom, R M. Dresler, P. Eykopff, R. Kelly, P.V. Kokotovic, J.D.

Landau, D. Luenberger, M.D. Mesarovic, K..S. Narendra, G.N. Saridis, K.M Vucobratovic....

Все существующие к настоящему времени прямые (с эталонными моделями) i непрямые (идентификационные, или с настраиваемым« моделями адаптивные системы управления с параметрическими алгоритмами настройкi нелинейных и, в общем случае, нестационарных объектов синтезированы i предположении, что неизвестны только параметры объектов, а их нелинейна) структура считается полностью известной и используется в построешн законов и алгоритмов адаптации (такой уровень априорной информации называют параметрическим). При этом наиболее полные результаты получень для систем с линейными объектами и интегральными алгоритмами настрой« их параметров (Земляков С.Д., Рутковскнй В.Ю., Landau J.D. и др.).

Большинство результатов в адаптивном управлении нелинейными объектами с параметрической неопределенностью, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями при самых общих допущениях, получены с разнос время разными авторами и обобщены в рамках единообразной схемы скоростного градиента, развитой и всесторонне изученной в работах (Афанасьев В.Н., Фрадков А.Л., Фомин В.Н., Тимофеев A.B., Kelly R., Ortega R.,Hflp.).

Одним из основных методов, используемых при синтезе адаптивных нестационарных систем управления с последействием, является метол анализа устойчивости с применением функционалов Ляпунова - Красовского Модифицированные функционалы Ляпунова - Красовского позволили сформулировать новые критерии устойчивости и существенно уточнить область параметров, в которых система асимптотически устойчива.

Принципиальная особенность метода алгоритмического конструирования нестационарных систем, заключающаяся в назначении функционала качества, сужает класс задач построения динамических систем с неполной

шформацией, пак как значительное количество методов организации юполнительных цепей системы, на которые возлагаются задачи парирования 1естационарности процессов, предложенных разработчиками и успешно функционирующих на практике, не связаны с функционалами качества работы :истемы. К таким методам можно отнести организацию амонастраивающихся систем, работающих на границе устойчивости, ¡еспоисковых самонастраивающихся систем с контролем высокочастотной и жзкочастотной составляющих спектров движения координат системы, и нюгих других, построенных на основе анализа конкретных схем, выявления 1а основе анализа закономерностей и использование этих закономерностей 1ля организации дополнительных цепей.

1есмотря на то, что в настоящее время имеются как теоретические основы гонструнровання адаптивных систем, так я впечатляющие примеры «аличации нестационарных систем управления, практика и появляющиеся 103М0ЖН0СТИ реализации сложных алгоритме» требуют дальнейшего развития [роблематики. Необыкновенно широкой областью приложения методов онструирования нестационарных систем является проектирование систем правления подвижными объектами, в частности, морскими судами.

1ель работы. Настоящая диссертационная работа посвящена построению и юделированню адаптивных автопилотов морских судов. Целью щссертаниониоП работы является теоретическое обобщение применения столов конструирования нестационарных систем управления основанных на ^пользовании функций Ляпунова и решение научно-прикладной проблемы иптоа алгоритмов адаптации для задач управления морскими судами.

/1еюды исследования. При синтезе алгоритмов адаптации использовались ронслуры. основанные на применении функционалов Ляпунова. Этот аппарат озволил поручи(I, алгоритмы как для объектов с постоянными, но еизвестнымн н;1рцме:рими. обьектов с постоянно действующими на них

возмущениях. Доказательство теоремы о стремлении к нулю координатного и параметрического рассогласования между объектом и моделью проводится с использованием квадратической функции Ляпунова. Для исследования синтезированных алгоритмов адаптации использовалось моделирование на ЭВМ.

Научная новизна. Полученные в диссертации теоретические результаты являются расширением области применения методов синтеза алгоритмов адаптации для нестационарных динамических систем управления, в частности, для систем управления морскими суднами.

Практическая ценность. Полученные в работе теоретические результаты позволили разработать методику построения адаптивного автопилота поддержания заданного курса морского судна и попорота. Проведено моделирование системы управления морским судном с адаптивным автопилотом.

Разработанная методика синтеза алгоритмов адаптации для достаточно широкого класса технических объектов может быть применена в различных областях практики - экологии, 'здравоохранении, фармацевтической промышленности и др..

Внедрение. Разработанная методика проектирования нестационарных систем управления может применяться для решения ряда задач управления морскими судами различного класса. Ряд морских транспортных компаний Вьетнама в настоящее время рассматривают возможности использования этой методики, что подтверждено соответствующими документами

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались н обсуждались на научных семинарах Морского Университета г. Хо Ши Мина (Вьетнам) и Института машиноведения им. A.A. Благонравопа Российской Академии Наук.

о

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в брошюре "Проектирование адаптивных автопилотов для морских судов". М.: Изд. Имаш АН РФ, 1998, 48 стр. и отчете по научно-исследовательской работе "Конструирование адаптивных автопилотов" для Морского Научно -Технического Центра Вьетнама (Maritime Consulting & Scientific - Technical Center, Ho Chi Minh City - Viet Nam); "Design the Adaptive autopilot for ship": Transportation Magazine; november, 1998.

Структура и объем диссертации. Диссертация написана на английском языке и :остонт из пяти глав, включая Введение, трех глав, посвященных анализу математических моделей динамики морских судов, автопилотов и синтезу алгоритмов адаптации и пятой главы, представляющей результаты математического моделирования адаптивной системы управления курсом и товоротом морского судна. Приведен список реферируемой литературы. Эбъем работы составляет 102 страницы машинописного текста, 32 рисунка, 2 таблиц и 16 графиков. Библиография содержит 24 наименования, из них 15 на 1НГЛИЙСКОМ языке и 9 на русском.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

"лава I. Введение

Делается обзор состояния проблемы конструирования систем управления юрскими судами, обосновывается актуальность выбора темы исследований, :е научное и практическое значение. Описывается структура работы, фиводятся основные положения, выносимые на защиту.

"лава 2. Математическая модель.

Ьорая глава диссертации посвящена анализу существующих математических юлелей динамики морских судов.

1а рис. 1 представлена структура математической модели, которая состоит из обственно математической модели судна и моделей возмущений. В работе оследовательно строятся указанные модели.

Рассмотрены модели движения корабля в фиксированной пространственной системе координат:

ВОЗМУЩЕНИЯ

течение волгла— толчки

Скорость корабля

Угол рул*

загруиа —ициима ветер

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОРАБЛЯ

Потери: скорость

направление

Рие.1. Схема математической модели корабля и действующих возмущений

2.1. гидродинамическая модель динамики корабля с учетом большой волны, медленного течения и рыскания, построенная на основе физических явлений (законы Ньютона):

X ~ Хьи11 ХпкИа + ХргорсЦст,

V = Ум, + (1)

N = ЫЬц11 + N„,1^,

где:Х,У - фиксированные координаты на плоскости, N - момент »округ центра масс корабля, Хьиц, Уьин, Ншп - составляющие влияния воздействий на корпус

корабля, Х[1кИе„ Упки^, Ыпкид - учет влияния руля, Хр^и» - учет влияния работы движетеля (винтов) корабля.

1'ис 2 Положение корабля в фиксированной системе координат. Как следует из рис 2:

т С!2Х() / <1Г Х0 (2)

т с1~уо / с!г = У» (3)

(4)

Преобразуем выражения (2)-(4):

ш (и - уг) = X (5)

т (у - и г) = V (6)

1иг = N

(7)

где: X, У суммарные силы, действующие на корабль но соответствующим осям координат х, у и N - крутящий момент вокруг оси г.

X = X (и, и, v, v, г, г, 6', 6', и2, v2, г2,...) - (8)

У = У (и, и, V, V, г, г, б', 6', и2, V2, г2,...) (9)

Ы = Ы(и,и,у, v,г, г, 5', б', и2,'/,г2,...) • (10)

Разлогая в ряды Тейлора (8) - (10), можно представить:

ДХ =Х„Ди + X „Ли + Х,Лу +ХУ ДV + Х,Дг + Х,Дг + Х6-Дб' + Х5-Дб' + (И)

Д У =У„Ди + У иДи + УуДу +УуДу + У,Дг + У,Дг + У5.Дб' + УсДб' + (12)

ДЫ =ЫиДи+ N „Ди + ЫуДу +ЫуДу + Ы,Дг + Ы,Лг + Ы^Дб' + + ЫЙДб'+ (13)

где Х„, Ху, гидродинамические составляющие X соответственнопо и, V,:

Хи = бХ/би, Ху = бХ/бу ..... (14)

Отмечая, что Ди ~ и, Ду ~ v, будем иметь:

т (и - уг) = Х„и + Хци + Хуу + Хуу + Х,г + Хгг + ХАб' + Хе-б' + (15)

ш (у + иг) =У„и + Уии + Ууу +Уу V + У,г + У,г + УЙ б' + У8-б' + (16)

г = Ыии + N„11 + Ыуу + Ь1уу + 1М,г + Ы,г + Ы6-б' + N¡¡ 6' + (17)

(15) -. (17) - уравнения гидродинамики.

2.2. Эмпирические модели.

2.2.1. Модели поворота судна.

Ю

Модель первог о порядка Номото (Nomoto model):

Tr + г = К. 8 , (18)

где Т - постоянная времени, г - скорость поворота корабля, 5 - угол поворота

руля. Модель первого порядка Норбин (Norbin model):

Tr + H(r) = К 5 , (19)

где - Н(г) нелинейная функция от г. Н(г) может быть описана следующим

уравнением (Bech, 1968):

H(r) = ajr3 + ajr2 + а,г + я», (20)

где: ао для асимметричного корабля может принимать значение +1 для

описания движения корабля с курсовой устойчивостью и значение -1 для

описания движения корабля с курсового неустойчивостью. Для

симметричного корабля - а<) = 0

Рис 4. Норрбин модель.

Нелинейная модель третьего порядка (De Keizer & Van Lccuwen model): T(dr/dt) + r = K,

T„(du*/dt) + u* = КцГ2, (21)

v = - yr,

где: T = T*(L/u) - постоянная времени, зависящая от длины судна и скорости движения, К = K*(u/L) - коэффициент, унизывающий влияние 6 - угла поворота руля, Tu - Т„ *(IVu), К,= К„ *(u/L)J, у = у*г+.

Рис.5. Математическая модель of De Keizer and Van Lceuwen.

Рассмотрены нелинейные модели рулевых механизмов, динамика которых может быть описана следующими соотношениями (Ross & Cruz, 1985):

6 =

Snux О-ехрНбо - S)/V)), if(ôo - 5) ¿ О, - «w. (1-ехр((6о - 5)Л7)), if (50 - 8) < О,

(22)

где параметр V обычно принимает значения: 3 5 V < 10. На рис.6 представлена упрощенная блок схема рулевого привода.

8» п

От автопилота

о

Rudder limiter

¡W л;

1/s

Rudder rale limiter

Рис 6. Упрошенная модель рулевого привода.

Рассмотрены влияния возмущающих факторов в детерминированной

постановке на движение корабля - течении, волн и ветра.

Морские гсчения.

х, = псояМ1 - У51пЧ> (23).

у, = иьш'Р + \cos4' (24)

где: х,,, у, позиция корабля в фиксированной системе координат х(), уо Если ис -скорость течения, направление течения в фиксированной системе координат, то влияние морского течения на корабль можно .представить решением следующих уравнений.

X, - neos1!' - vsiii'l' + u0cos4'c

(25)

-- иыпТ + vcos.4' ь u-sm4'c

(26)

Ветер:

Влияние ветра на корабль можно описать следующим выражением:

Р« = '/2р1СЛ(г,)УгитБ (27)

где: р1 - плотность воздуха, С„(у,) - фактор, зависящий от угла ветрового воздействия на корабль у, , - скорость ветра, Б - общая площадь,

находящаяся под воздействием ветра. V»,, у, агможет вычисляться как

У„ = У„-и (28)

где: V,, скорость ветра, воздействующего на корабль, и истинное значение скорости ветра соответственно, и скорость корабля. Сила воздействия ветра (27) должна быть добавлена в уравнения динамики корабля:

ш(и-уг) = Х + ХжЫ (29)

т(у-иг) = У + у№Ы (30)

1иг + (31)

Х„.„с1 = '/2 РАМУ^ (32)

= 1/2 р.аду^ (зз)

и»^ = '/2 РАМУ^Ь (34)

где: Бт,, Бжу - проекции Б на х-, у.

С, , Су , С„ геометрические факторы, которые можно аппроксимировать (БсЬеПпз, 1977):

ее

СЛУг) = I (а^ку,) + Мп(куг)) (35)

к=0

где к , аь, Ьу специфичные коэффициенты для каждого корабля. Добавляя в уравнение динамики корабля Р„ , Ыж, получим:

Т*(«1г* / с1»*) + Н(г*) =К*6 + Т*К% (36)

Т*„(би* / (Ь*) + Н„(г*) = К V*2 + Т*иР*„ (37)

ис. 6. Модель корабля и ветрового воздействия.

((36), (37) уравнениях нормализованные моменты воздействия вегра и силы адаются.в втпе:

М*„ = 1ГЛ17и)2*т2у,У2„ (38)

РЧ-Р'ЛиЛсо^У2., (39)

ае: ЬГ». , Р'„ аппроксимируются для каждого корабля.

1олиы

I предположении о гауссовом распределении воздействия на корабль волн и улевом математическом ожидании этих воздействий (отсутствие течения) троится модель измеряемого курсового угла:

Ч' = Ч\ + Ч'„ + у„, (40)

це: Ч'|. - низкочастотная составляющая, которая является решением нфференциального уравнения

5 =

= ' (41)

а = (-1/1")гь + (КЯК8-6„) + \уь десь - центрированный гауссонский "белый шум";

1Рн - высокочастотная составляющая, которая является решением равнения

%н = Ч'2„, (42)

^H = -«„J4'1H-2^G)n4'2„ + KwH, здесь Wh - центрированный гауссовский "белый" шум;

Vh * центрированный гауссовский "белый" шум измерений.

Предполагается, что гауссовские "белые" шумы в (40), (41) и (42

стохастически независимые.

По измерениям (40) требуется построить оценку 4'L-

Для построения оценки состояния корабля и волновых воздействш формируется. фильтр Калмана - Бюси. Так как параметры волновы: возмущений нестационарны, то и фильтр должен имегь возможност перестраивать параметры, т.е. возникает проблема синтеза алгоритме адаптации фильтра.

Глава 3. Система автопилота

Рассматривается два типа: I) работы автопилота: поддержание заданного курс; и 2) изменение курсе движения судна. I. Автопилоты поддержания заданного курса.

Управление направлено на поддержание заданного курса корабля, те рассматривается случай, когда должен поддерживаться = constant.

о-

ficiep.

Волны,

течения

Ролевая 6

Лкготпот машина

КоплЛ.'и.

Рис.7. Автопилот поддержания заданного курса.

лнопилоты. построенные с использованием ПИЛ (Р1Р) регуляторов, 'правление рулем в этом случае должно осуществляться по следующему акону:

5 = К^ 1 + Т„з + 1 /ТрХт - ч<), (43)

це: - заданный курс; Т4= К.а/Кр; К^ = (2ТЕ,ы„ - 1)/К; р = Т <а„2/К; Т^ = Кр / ^ ; з - оператор Лапласа.

Отметим, что параметры К.р, и Т, должны перестраиваться, так как

эдержат параметры нестационарных волновых возмущений.

оптимальный автопилот по квадратичному критерию.

ритернй качества, используемый при синтезе линейного автопилота, имеет

ш:

Т

I = а/Г /[(у,, - V)2 + Х52]с1т , (44)

О

1есь а- постоянный параметр. Х- весовой коэффициент, который может быть тзначен в соответствии с конкретными значениями рулевого механизма Грасовский А.А., 1976).

критерии Конама (Коуата, 1967) параметр а задается в виде: а=0.0076 и фаметр X выбирается в пределах 8 - 10, при чем А.=10 следует назначать при юхой погоде.

критерии Норрбнна (ЫогтЬ1п,1972) параметр а=0.0076 и в подынтегральную [сгь критерия добавляется киалрат скорости изменения угла курса корабля с ответствующим весовым коэффициентом: Т

] = а/Т /[(ч/а - \|/)2 + ^г2 + Х262](1т , (45)

0

¡пользование критериев (44) и (45) при синтезе параметров автопилота ддержапия заданного курса возможно, естественно, при полной формации о параметрах как судна, гак и возмущений. Так как возмущения стационарны, то парировать нестацнонарность возмущений на качество

управления судном предлагается посредством соответствующей перестройки параметров автопилота.

Синтез алгоритма перестройки (адаптации) производится в работе с помощью конструктивного аппарата функций Ляпунова. Функция Ляпунова, выбирается в виде:

V(x,G) = xTPx + (l/m)0Trl0, (46)

где: хт = (M'd - V. V)• О- вектор параметрических рассогласований,

р-рт>о,г=гт>о,

ЛГР+PA--Q, Q>0. (47)

Алгоритм перестройки параметров автопилота поддержания заданного курса синтезированный в соответствии с выбранной функцией Ляпунова имеет вид:

О.н - - Г [ау, V]T(0, 1)Р (Vd - у, v). (48)

II. Автопилоты изменения курса.

Автопилоты изменения курса строятся с использованием эталонной модели, с помощью которых вырабатывают желаемую траекторию поворота судна. Например, эталонная модель Каптром - Тсорсн (Kaltrom & Theoren model) порядка имеет вид:

Tr^t) + rd(0 - rc, (49)

Vd(t) + 24m«mH'd(t) + <Om2»i/d(t) = C£>„,Vc,

где гс и \\i., командные значения.

Рис.8. Эталонная модель для системы изменения курса

Глава 4. Проектирование адаптивного автопилота,

В четвертой главе производится проектирование адаптивною автопилота с эталонной моделью.

Модель

1ёрёстройкв1параметре»

Алгоритм ■датами

Регулятор

Объект

5нс.9. Блок схема адаптивной системы с эталонной моделью.

Синтез цепей перестройки параметров эталонной модели выполняется с юмощью метода, основанного на применении функций Ляпунова. Эталонная модель изменения курса корабля реализована на (ифференциальном уравнении второго порядка (Nomoto model):

'l'V(t) + V(t) = o>mVa(D - Кб + Kw, (50)

де ветровое воздействие и возмущения моделируются как процессы,

1меющие вполне определенные параметры Kw. ПИД(РГО) регулятор имеет

1ерестранваемые параметры:

• а а . а

S-Kpiw-HO-KjV-Kj, (51>

АЛА

де Кр, K.d, Kj параметры ПИД регулятора, перестраиваемые в соответствии с лгоритмами.

л

Ш (Кр) = - Г, 81вп[КТ1](Ч' - Ч».)е, л

№\. (К,))' = - у, 51вп[КТ']с1Л (ч/)с, л

ё/сЛ (К^) = - уз 51яп[КТ"1]е,

где: е = р21(*)/га-ч/) + р22(ч/га->(/), у,>О и =1,2,3).

Аналогично синтезируются алгоритмы параметрической адаптации автопилота для режима поддержания заданного курса.

Для реализации управления в соответствии с алгоритмами, синтезированными в главе 3, необходимо знание оценок ряда параметров, входящих в описание динамики корабля. Мы имеем:

Ч' --(1/Т)ЧЧ-(К/Г)5 + К»(К/Г) (52)

Ч'т = -(1/Гш)Тт + (Кт/Тт)5 + Кт,(К„Дт) (53)

Определяя Ч' = Ч'т - Ч', (53) будем иметь:

(Ч'т-Г) =Ч1'гГХН'т-Ч,) + (К/Г)5 + МКЛ') (54)

Ч' +(1 ЛГ)У = Ч'т + (1 -<КЯ)6 - К»<КЛ)

(55)

Подставляя (53) в (55), получим:

Ч' + (1 А1)4' = -(1 /Тт)4/т+(Кга'ТП1)(6+К,,.,)+(1 Л-)Ч',„-(КУТ)(Й+К11Л) +(К/Г)(КЮ,-К„) =

= Ч1Л-И-1Я)Ч'П+ (К„/Г„,-К/Г) (6+К1т) +(КЛ-)(К,га-К„) (56)

Учитывая результаты, полученные при конструировании автопилота поддержания курса, запишем алгоритмы перестройки параметров сегнмаюра в виде:

<1(Кт/Тт)/сК = -у!е(б - Кш) (57)

<1(1ЛГт)/ск = у2еУт (58)

ЛСы/сИ = -у3е да е - Тщ - Ч'

1а рис 10 представлена блок схема идентификатора.

ис. 10. Блок схема идентификации параметров.

'лави 5. Моделирование системы управления морским судном с адаптнвным втцпилотом.

езультаты математического конструирования системы управления судном с цаптнвным автопилотом проверялись путем моделирования системы на

ЭВМ. Для этой цели использовался стандартный пакет программ МЛТЬЛВ 5.2 - 81МиЫЫК.. В работе приведены графики переходных процессов. Система изменения курса.

В качестве желаемого курса принимался периодически изменяемая траектории "зигзаг" с отклонениями от прямолинейного движения в +5°, -5°. Результаты моделирования показали:

автопилот достаточно быстро перестраивает параметры по; изменяющиеся условия;

адаптивный автопилот позволяет кораблю значительно быстрее, чем при использовании ПИД регулятора с постоянными параметрами, выходить не желаемое направление траектории;

угловая ошибка при этом значительно меньше; маневры корабля происходят с меньшими потерями скорости хода. Система поддержания заданного курса.

Результаты моделирования показали, что система поддержания курса с адаптивным автопилотом по сравнению с ПИД регулятором с постоянными параметрами обладает рядом преимуществ:

параметры достаточно быстро перестраиваются под изменяющие« возмущения;

более точно выдерживается заданный курс;

управление руля более точное (отсутствуют флюктуации), чте соответствует более экономичному расходу топлива.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенных исследований получены следующие основные теоретические и практические результаты:

1. Построена полная математическая модель: корабль - рулевой привод ■ возмущения, действующие на корабль (течения, ветровая нагрузка, волны) И предположении о гауссовом распределении воздействия на корабль волн г

'левом математическом ожидании этих воздействий построена модель меряемого курсового угла:

2. Для построения оценки состояния корабля и волновых воздействий юрмирована структура нестационарного фильтра Калмана - Бюсн.

3. Для автопилотов поддержания заданного курса и изменение курса нжения судна предложен Г1ИД регулятор, параметры которого (в едположннии о полной информации о возмущениях) синтезируются с мощью различных критериев (квадратичный критерий, Коиама критерий, )ррбин критерий, Ван Амеротгеи / Ван Наута Лемке критерий).

4. Для режима поддержания заданного курса корабля предложена эуктура регулятора с перестраиваемыми параметрами. Для режима ченеиия курса корабля предложена структура адаптивного регулятора с тонной моделью.

5. С помощью конструктивного аппарата функций Ляпунова нтезированы алгоритмы перестройки параметров регулятора и эталонной дели.

6. Проведено математическое моделирование системы управления с нменением стандартного пакета MATLAB 5.2 - SIMULINK.

Полученные результаты обосновывают необходимость проектирования остановки адаптивных автопилотов на кораблях. Дальнейшей работой над зблемой управления корабпями в условиях неполной априорной и/или ;ущей информацией может стать задача использования для синтеза систем ice полной модели корабля, учитывающей запаздывание в каналах |учепня информации и управления, а также методов конструирования оритмов адаптации, использующих другие, отличные от рассмотренных и :сертацнн, методы.

ювные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: 'Проектирование адаптивных автопилотов для морских судов". М.: Изд 1маш АН РФ, 1998, 48 сгр.

2. Отчет по научно-исследовательской работе "Конструирование адаптивны автопилотов" для Морского Научно - Технического Центра Вьетнам (Maritime Consulting & Scientific - Technical Center, Ho Chi Minh City - Vic Nam).

3. "Application the modem teaching aids in teaching in Vietnam Maritim University". Certificate of Education method, Period 19.3.1998 to 19.7.199i International Maritime Transport Academy, Holland.

4. "Design the Adaptive autopilot for ship" Transportation Magazine, Novembei 1998.