автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Обоснование и разработка адаптивного алгоритма управления движением речного водоизмещающего судна на мелководье

004617935

На правах рукописи

Поселенов Евгений Николаевич

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АДАПТИВНОГО АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ РЕЧНОГО ВОДОИЗМЕЩАЮЩЕГО СУДНА НА МЕЛКОВОДЬЕ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (кораблестроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород-2010

1 5 ЛЕН 20Я

004617935

Работа выполнена на кафедре Информатики, систем управления и телекоммуникаций Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волжская государственная академия водного транспорта»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Чиркова Маргарита Макаровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Пелевин Александр Евгеньевич

кандидат технических наук, доцент Токарев Павел Николаевич

Ведущая организация: ОАО «ЦНИИ «Курс», г. Москва

Защита состоится 2010 г. в — часов в аудито-

рии на заседании диссертационного совета Д 223.001.02 в

Волжской государственной академии водного транспорта по адресу: 603950, Н. Новгород, ул. Нестерова, 5а.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГОУ ВПО «ВГАВТ».

Автореферат разослан " Л6 " 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета л

кандидат технических наук, Кеслер A.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автоматизация судовождения одна из задач, решаемых при проектировании судов. В прошлом эта задача решалась тривиально - все суда снабжались авторулевым фирмы «Аншютц», в котором был заложен классический алгоритм работы: чем больше скорость ухода судна с курса и угол отклонения от заданного направления, тем больше угол перекладки рулевого органа (поворотных насадок, рулей направления), так называемый пропорционально-дифференциальный (ПД) алгоритм управления С постоянными коэффициентами. Однако область работоспособности такого авторулевого была ограничена: его отключали при ветре, волнении, малой воде. В 80-х годах появились адаптивные авторулевые, в которых коэффициенты алгоритма подстраивались на основании прогнозов, полученных с помощью математической модели судна.

Вопросам математического описания динамики судна посвящено достаточное количество работ, авторами которых' являются: Басин A.M., Войт-кунский Я.И., Гофман А.Д., Павленко В.Г., Першиц Р.Я., Соболев Г.В., Фе-дяевский К.К., Шлейер Г.Э. (Острецов) и др. Сама модель до настоящего времени остается стационарной, то есть представляет собой нелинейное-дифференциальное уравнение с постоянными коэффициентами. Однако, обзор работ и анализ результатов натурных экспериментов, проведенных на судах «Волгонефть», «Юрий Долгорукий» в бассейне реки Волга, показал, что управляемость подвижных объектов, а, следовательно, и значения коэффициентов математической модели, в частности речных водоизмещаю-, Них судов, зависят не только от конструкции объекта, но и от состояния внешней среды. В свою очередь, показатели качества автоматического управления определяются управляемостью объекта и особенностями алгоритма управления. При ухудшении условий плавания управляемость объекта понижается, соответственно, понижается и качество управления. Это связно с тем, что внешняя среда влияет на статические и динамические особенности судна, меняя его характеристику управляемости. Наиболее сильное влияние оказывает мелководье, так как при уменьшении запаса воды под днищем наблюдается рост сопротивления воды движению судна, и как следствие, уменьшение скорости движения.

Вопросы влияния внешних условий, в частности, мелководья, на классические инерционные характеристики судна такие как: путь, пройденный :удном при пассивном и активном торможении, время разгона судна, рассматриваются в ряде работ, в том числе в работах Токарева П.Н. (ВГАВТ, Н.Новгород). Если коэффициенты авторулевого при изменении состояния внешней среды оставить неизменными, то с изменением среды резко ухудшаются все показатели качества управления: как классические, так и амплитуда угла перекладки руля, значение максимальной скорости рыскания суд-

на, угол отклонения судна от заданного направления. Последние показатели используются в алгоритме формирования управляющего воздействия.

В настоящее время вопросами управления движением судна занимаются сотрудники института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН: Дорри М.Х., Острецов Г.Э., Тахтамышев М.Г., ФГУП НПО «Автора»: Азаров М.М., Корчанов В.М., Ляпин В.И., Миронов И.А., Серов А.Г., Хабаров В.Р.; ОАО ЦНИИ «Курс»: Довгоброд Г.М., Клячко JI.M.; концерна «ЦНИИ «Электроприбор»»: Мрыкин В.О., Пелевин А.Е.. Следует отметить работы ученых Нижегородских вузов и организаций, в том числе работы сотрудников ВГАВТа: Гурылева MB., Дудоладова A.A., Клементьева А.Н., Манин В.М., Сатаева В.В., Токарева П.Н., ФейгинаМ.И., Чирковой М.М., Чернь шоваА.В..

В ряде работ рассматриваются вопросы проводки судна по траекторш аналитически представленной в виде полиномиальной модели не ниже ш того порядка при появлении ветра, выходе на мелководье, но без учета и:, менения инерционных свойств судна (Довгоброд Г.М., Клячко Л'.М ОАО«ЦНИИ «Курс», Москва).

В работах Дмитриева С.П., Пелевина А.Е. («ЦНИИ «Электроприбор) Санкт-Петербург) рассматриваются проблемы управления подвижным обт ектом в виде двух взаимосвязанных задач - синтеза закона управления построения фильтра для обработки навигационных измерений. Так же ра< сматриваются вопросы возможности использования субоптимального закс на управления нелинейным объектом, учета неопределенности параметре моделей судна и возмущений и вопросы идентификации моделей.

Все рассматриваемые вопросы порождены актуальной прикладной з; дачей - стабилизация судна на траектории.

Проблема управления движением судна так же усугубляется тем, чт из-за роста грузоподъемности водного транспорта растет класс судов, неу| тойчивых на заданном направлении, то есть при не переложенном руле су; но уходит на правостороннюю или левостороннюю циркуляцию. Управл! ние такими судами требует непрерывной перекладки управляющего орган Скорости движения таких судов (при одинаковых энергетических затрата: уменьшаются, а расход энергии растет. При использовании авторулевого постоянными коэффициентами эта величина может значительно увелич! ваться.

Проведенный анализ показывает, что адаптация коэффициентов автор; левого необходима. Однако использование для этой цели информации математической модели судна требует адаптации коэффициентов модели, эта задача трудно реализуемая. Поэтому возникает задача параметрическс адаптации ПД-алгоритма управления к изменяющимся внешним условия без использования математической модели судна на основании информащ-о текущих значениях показателей качества управления.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы является разработка методики изменения параметров алгоритма работы авторулевого при ухудшении качества управления при движении водоизмещагощего судна в переменной среде.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1) выбор и обоснование математической модели судна, используемой для отладки адаптивного алгоритма управления;

2) оценка возможности моделирования меняющихся внешних условий изменением коэффициентов математической модели, для чего необходимо оценить значения коэффициентов модели, описывающей динамику судна на разной глубине фарватера.

3) обоснование частных и обобщенных показателей качества автоматического управления, информацию о которых целесообразно использовать при решении вопроса об изменении коэффициентов алгоритма работы авторулевого;

4) разработка 'и отладка алгоритма изменения коэффициентов пропорционально-дифференциального закона управления.

Объектом исследования является система «судно-авторулевой».

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, численные методы. Расчеты проводились на ПК, использовались как стандартные пакеты программ: табличный процессор Excel, система MatLab, так и программы собственной разработки.

Научная новизна работы состоит в следующих, выносимых на защиту результатах:

1) предложен критерий выбора математической модели судна для разработки и отладки адаптивного алгоритма управления, основанный на определении количества особенностей объекта, которые отражает данная модель;

2) предложен новый способ моделирования состояния внешней среды путем изменения коэффициентов модели, диапазон изменения которых был определен по результатам натурных испытаний судна;

3) введено понятие чувствительности показателей качества управления к изменению состояния среды, дающее возможность обосновать выбор показателей для использования их при принятии решения об изменении коэффициентов закона управления;

4) разработан алгоритм параметрической адаптации пропорционально-дифференциального закона, основанный на информации о текущих значениях показателей качества управления.

Обоснованность и достоверность результатов:

1)для оценки адекватности математической модели судна использованы данные натурных испытаний, проведенных при различных состояниях

внешней среды;

2) проверка алгоритма изменения коэффициентов авторулевого проводилась методом моделирования процесса управления на ПК с использованием обоснованной математической модели.

Практическая ценность работы заключается в:

1) в определении диапазона изменения коэффициентов математической модели судна при изменении состояния внешней среды, что позволило обосновать некорректность использования модели с постоянными коэффициентами при принятии решения;

2) в разработке методики изменения коэффициентов пропорционально-дифференциального закона управления, что позволит без изменения конструкции авторулевого расширить диапазон состояний внешней среды, допускающий автоматическое управление движением судна.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в учебный процесс Волжской государственной академии водного транспорта.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

- на научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и специалистов «Транспорт ! XXI век» (г. Н.Новгород, 2007 г);

-XXXIV Всероссийской конференции «Управление движением морскими судами и специальными аппаратами», ЮТУ РАН им. В.А. Трапезникова (п. Новомихайловский, 2007 г);

-VII Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO'08 (г. Москва, 2008 г.);

-юбилейном 10-ом Международном научно-промышленном форуме «Великие реки'2008/ICEF» (г. Н.Новгород, 2008 г);

- XXXVI Всероссийской конференции «Управление движением кораблями и специальными аппаратами», ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова (г. Северодвинск, 2009 г);

-Международном научно-промышленном форуме «Великие реки' 2009» (г. Н.Новгород, 2009 г.);

- на межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.);

- на IX международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (г. Н.Новгород, 2010 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,

четырех глав, заключения и приложения, содержит 82 страниц текста, 46 рисунков, список литературы из 157 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проводится общий анализ проблемы, обосновывается актуальность исследований, формулируется цель работы, раскрывается научная и практическая значимость полученных результатов. Проводится краткий обзор научной литературы по темам, связанным с проблемой диссертации. Дается аннотированный обзор содержания по главам.

В первой главе обосновывается выбор математической модели судна для разработки алгоритма изменения коэффициентов закона управления и определяется диапазон изменения коэффициентов математической модели судна при изменении состояния внешней среды.

В связи с тем, что наиболее значительное изменение статических и динамических характеристик судна происходит на мелкой воде, а моделировать мелководье вводом возмущающего воздействия в дифференциальные уравнения практически невозможно, в главе проверяется возможность моделировать изменение характеристик изменением коэффициентов модели. Это позволит использовать модель с переменными коэффициентами для отладки адаптивного алгоритма управления движением судна.

В общем случае динамика подвижного объекта в пространстве состояний описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений: центра тяжести судна в системе координат, связанных с землей, и уравнений Эйлера относительно главных осей инерции объекта. Использование такой модели достаточно. Поэтому для решения многочисленных конкретных задач используют более простые математические модели ОН5) и некоторые другие.

т&+& = ка(т) та+о) - ка(т)+1 ¿у0 (sign'(a) г со+ко) | со | +со = ка(т)

(1)

(2)

(3)

(/? = -#2/?-лгу -$2 а, а = - ггсо -

(4)

Р = -ЧпР-гг\<я-!!г\а-\\0\Р>

• ю = -<731/?-г310-531а, (5)

♦

(р ~ а

где т - постоянная времени судна, к - коэффициент, характеризующий значение установившейся скорости циркуляции в зависимости от угла перекладки руля, ю0 - скорость самопроизвольной циркуляции, Ь - коэффициент модели, учитывающий нелинейные особенности судна, (3 - угол дрейфа судна, со - угловая скорость судна, <р - угол отклонения судна от заданного направления, а - угол перекладки руля, ц2ь г21, б21, Чл, гзь 53|, И! - коэффициенты, характеризующие динамику судна и меняющие свое значение при изменении внешних факторов (глубины фарватера, загрузки судна и т.д.).

В связи с большим числом предлагаемых математических моделей динамики судна, возникает задача выбора модели. За критерий выбора модели примем число, показывающее, какое количество особенностей в поведении судна (в качественном, а не количественном отношении) отражает данная модель. Из теоретических исследований и осциллограмм натурных испытаний известно, что речные водоизмещающие суда обладают рядом особенностей:

1) имеют «5»-образный вид статической характеристики и уходят на правостороннюю с угловой скоростью +со0 или левостороннюю (-ш0) самопроизвольную циркуляцию, если отсутствует управляющее воздействие (а=0) (рис. 1)

2) при некоторых сочетаниях координат состояния, внешней среды и управления могут попасть в область пониженной управляемости (рис. ], 2, область А) 2. Топология этой области изменяется с изменением состояния среды. Самое сильное влияние на расположение и размер этой области оказывает мелководье;

3) при управлении меньше некоторой критической величины -акр<а<+акр возможность непредсказуемой реакции из-за того, что количество измеряемых координат (ф, со) меньше, чем координат состояния (Ф, со, Р);

1 Теоретическое объяснение этого явления дал в своих работах профессор Фейгин М.И.

2 Это явление обнаружено профессором Чирковой ММ и подтверждается результатами натурных испытаний.

4) возможность длительного колебательного процесса около состояния далекого от статического состояния равновесия при конкретном управлении (область В, рис 1).

Рис. I. Статическая характеристика теплохода «Я. Свердлов», построенная по результатам натурных испытаний

I О, ч/с.

■ о,ъ 0.1

Т. "И/. "Ослгоруки.. . (Ь^и

Возможное расположение статической характеристики

Рис. 2. Статико-динамический портрет а(а, I) судна «Юрий'Долгорукий» (время дискретизации 2 сек.)

Анализ моделей (1) - (5) проводился по статико-динамическому портрету3 - изменении координаты состояния судна co(t) с изменением положения пера руля a(t) по закону, представленному на рис. 3. Координаты <o(t), a(t) фиксировались в дискретные моменты времени, с шагом дискретизации 2 сек и строились на плоскости статической характеристики ш - а.

— ~1 (— г-] 1 П п

— L -1 _ UL .

Рис. 3 Закон изменения управляющего воздействия и возможный вид СД-портрета

На рис. 4 даны переходные процессы, рассчитанные с помощью модели (5) при а<акр и различных значениях неизмеряемой координаты р, что подтверждает возможность неоднозначной реакции на управление (особенность 3).

На рис. 5 представлен статико-динамический портрет модели (5), отражающей наибольшее количество особенностей судна. На портрете видны: область пониженной управляемости - область «А» (особенность 2); область нормальной реакции со на изменение а - область «Б» и выход на установившийся режим юуст = Да) - область «В», тем самым, просматривается «5»-образность статической характеристики, и наличие скорости самопроиз-

Рис. 4. Переходный процесс при а=5° (акр^7°) и разных начальных значениях неизмеряемой координаты, . а) р(0)=0. Г; б) ¡3(0)=-0.1 °

3 Методика проведения эксперимента для одновременной оценки статической и динамической характеристики судна разработана профессором Чирковой М.М.

Таким образом, для дальнейших исследований использовалась модель (5), которая отражает 3 из указанных особенностей поведения реального судна. Число особенностей, которые отражают модели 1-4 соответственно равно 0, 1, 1,0.

Для оценки диапазона изменения коэффициентов модели при переходе с глубокой воды на мелкую были использованы данные с осциллограмм натурных испытаний судна «Волгонефть 71», проведенных в бассейне реки Волга.

. Ввиду того, что исходные данные отражают статику судна и при проведении испытаний запись велась только для координат a(t) и co(t), то от системы уравнений (5) перейдем к уравнению статики в виде

(ад I _ Я2 ЪI + (<7з 1*21 ~ ij |<?21 )» ~ h

(¡■¿¡со + s,p)

(г31ал-531а) = 0 (6)

Ям

Формула для расчета одного из коэффициентов модели судна - 5ЗЬ характеризующего динамику, была получена из второго уравнения системы (5)

Для приближенной оценки коэффициента Эц в момент перекладки руля значения Р и со можно считать бесконечно малыми величинами. Таким образом, выражение для расчета з31 принимает вид:

а с1г

Для расчета остальных шести коэффициентов использовались осциллограммы испытаний, проведенных при различных внешних условиях (Р;, ¡=1,2,3,4). На каждом участке были выделены точки с установившимися а1р соц, значения которых подставлялись в (6). Таким образом, для каждого состояния внешней среды (Б;) получили систему из шести уравнений вида:

n4= {г¿,<7л-чглмч + (<7з.*21 -■зд21к

СЫ

(9)

где 1 - состояние среды (р1-р4), ] (1-6) - набор выбранных точек для различных перекладок руля (аЦ1 юч) и конкретного состояния среды, со,, -установившееся значение угловой скорости поворота судна при а=ау и Р=Р;, Т^ - величина невязки. Методом перебора были найдены такие значения гидродинамических коэффициентов г„ в,, Ь„ которые обеспечивают минимум функции

2Х

1=СОПЫ

(10)

Таким образом, были найдены наборы коэффициентов для каждой из рассматриваемых сред. Значения коэффициентов представлены в табл. 1.

Значения гидродинамических коэффициентов

Таблица 1

421 Г21 521 ь, Яз1 Г31 ЭЗ!

Запись 1 -0.044 0.029 -0.0020 0.056 -0.135 0.096 -0.0018

Запись 2 -0.048 0.010 -0.0008 0.118 -0.155 0.110 -0.0005

Запись 3 -0.044 0.026 -0.0014 0.063 -0.175 0.130 -0.0020

Запись 4 -0.066 -0.021 -0.0007 0.376 -0.127 0.083 -0.0008

. Ввиду того, что данные во время натурных испытаний записывали с некоторой погрешностью, состояние внешней среды на отдельных участках фиксировалось качественно и расчет коэффициентов производился с достаточно грубой невязкой, встает задача «сдвижки» коэффициентов, чтобы соотнести «запись» и «внешнюю среду» и, тем самым, определить последовательность изменения коэффициентов для моделирования процесса перехода с глубокой на мелкую воду. Для этого четыре значения коэффициента 421 (в принципе, любого) расположили так, чтобы их можно было связать гладкой зависимостью (коэффициент = Череда)) (рис. 6). Оказалось, что и 'по другим коэффициентам «гладкость» характеристик наблюдались при таком же расположении участков осциллограмм.

1 ?■? 4 Запись

¥1 Р2 Рз Я4 Р, среда

Р] Р2 Рз р4 Р

К| Рз р4 Р

га .02

-.02

Ь, .4

.2

Г31 .1

5з1

-.001

-.002

I'! Ра Рз 1'4 Р

♦ ♦

—I--1-1-

Р, Г2 р3 Р4 р

Р| Рг Рз р4 Р

Г, Рг Р3 Р

♦

Рис. 6. Зависимость коэффициентов от состояния внешней среды («♦»:-рассчитанные, «*»-ожидаемые значения)

Во второй главе показано, что модель (5) при изменении ее коэффициентов меняет статические и динамические характеристики, аналогично тому, как внешняя среда меняет характеристики судна.

На рис. 7 приведены статические характеристики судна «Волго-нефть71», построенные для полученных наборов коэффициентов модели, дополнительно нанесены точки, координаты которых взяты из результатов натурных испытаний.

Рис. 7. Характеристики управляемости судна «Волгонефть» при различных внешних условиях по результатам математического моделирования «*» - данные результатов натурных испытаний

Согласно полученным результатам (рис. 7), состояние внешней среды значительно влияет на вид характеристики управляемости и, соответственно, на ее основные показатели акр и со0: 0.1<акр <7°, 0.2<<эо<0.4°/с и размер области пониженной управляемости.

Таким образом, изменение динамики судна на мелководье можно моделировать изменением коэффициентов математической модели.

В третьей главе проводится анализ частных и обобщенных показателей качества процесса управления движением судна авторулевым с постоянными и оптимальными, настраиваемыми вручную для каждой среды, коэффициентами Кь К2.

Для моделирования процесса управления использовалась модель судна (5) и модели авторулевого и привода руля. Изменение внешней среды моделировалось периодическим изменением коэффициентов модели (см.табл. I).

\и = К1<р+К,<о,

(П)

{а = (~а + К1ыи)/Трл1; где и - управляющее воздействие на рулевой привод от авторулевого (зада-

ние на перекладку руля), Крм, Трм - коэффициенты модели рулевой машины, учитывающие ее усилительные и инерционные свойства, К[ и К2 - коэффициенты алгоритма управления.

Для оценки качества автоматического управления использовались частные показатели 8,: п - количество перекладок руля в минуту, Т - период рыскания на заданном направлении, ашах - максимальное значение перекладки руля, штах - максимальное значение угловой скорости рыкания, фтах - максимальное значение угла отклонения судна от курса:

При моделировании режима удержания судка на курсе рассматривались две ситуации:

1) коэффициенты авторулевого (Кь К2) оставались постоянными для всех р; и равными оптимальным значениям, найденным для идеальной среды (Р,)(ситуация 1);

2) для каждой среды вручную выставлялись оптимальные значения К| и К2, обеспечивающие наилучшие показатели качества (ситуация 2).

Зависимость частных показателей (5;) от И представлена на рис. 8.

а™« 12 8 4

0.3 0.2 0.1

_________ Практикант

1'з Г4

Практикант

. .Штурман -!->■

Р,

т

240 160 80

Г, Р2

Г, ' Рг Рз Р4

Р, К2 Р3 Р4 р

Рис. 8. Зависимость показателей 8; от состояния внешней среды, «*» - коэффициенты авторулевого постоянные (ситуация 1), «О» - коэффициенты оптимальные (ситуация 2)

Выбор того или иного показателя для использования его в алгоритме адаптации параметров авторулевого проводился по коэффициентам, оценивающим величину изменения показателей качества процесса управления

судном на изменение среды, которые в дальнейшем называются «коэффициенты чувствительности». Коэффициенты чувствительности рассчитывались по формуле (12), значения их даны в табл. 2.

Таблица 2

Значения коэффициентов чувствительности частных показателей 8;

ситуации — Ка кп Кт

ситуация 1 14 27 10.4 3.4 3.4

ситуация 2 3 •> ■Э 2.5 3 3

Наиболее чувствительными к изменению среды оказались показатели фтах, Итах, которые претендуют быть основными при принятии решений для изменения коэффициентов авторулевого.

Параллельно велась оценка процесса по обобщенным показателям:

•П = С, | ^щах ! +С2 I атгх I ' 03)

где сь с2, с1], d2, с13 - весовые коэффициенты, значения которых определялись желаемым вкладом каждого частного показателя в обобщенный. В данной работе вклад ср и а в Л считался равнозначным. Вклады сотах, атах, 1/Т в обобщенный показатель 12 были приняты: 50%, 35%, 15%. Значения весовых коэффициентов рассчитывались из условия: при глубокой воде Л=1, ¡2=1. При данных условиях получены следующие значения весовых коэффициентов

с,=1.9, с2=0.7, ¿|=20, с!2=5, ё3=0.4 Второй показатель качества .12 был выбран исходя из практики судовождения. Так при управлении судном от авторулевого, судоводитель отключает его не только по признаку увеличения углов ср и а, но и при увеличении угловых скоростей и ускорений, информация от этих датчиков поступает раньше, чем от гирокомпаса и датчика положения руля (на 15-50 сек).

На рис. 9 представлены зависимости показателей Л и }2 от состояния внешней среды. График помеченный «*» построен при постоянных коэффициентах авторулевого (ситуация 1), «О» - коэффициенты оптимальные (ситуация 2). Коэффициенты чувствительности для обобщенных показателей даны в табл. 3.

л

п пит

1« 128 4

Г, Г,

Р,

12

96 3

а л о о

Г, 4 Г» Г

Рис. 9. Зависимость обобщенных показателей Л и 12 от состояния внешней среды

Таблица 3

Кл К-л

ситуация 1 17.5 ЮЛ

ситуация 2 2 1.2

Таким образом, проведенный анализ показывает, что оценка ситуации для принятия решения об изменении коэффициентов авторулевого целесообразно проводить по обобщенному показателю Л. Однако, информацию с датчика угловой скорости получают раньше, чем информацию с датчика указателя руля и гирокомпаса об угле отклонения судна от курса (как указывалось выше, выигрыш во времени может составить от 15 до 50 сек.), поэтому в работе использовался показатель 32.

В четвертой главе представлен алгоритм изменения коэффициентов закона управления, реализованный в авторулевом, по оценкам текущих значений обобщенных показателей качества управления. Предварительно был проведен анализ пространства параметров авторулевого К| и К2. с целью построения линий равных уровней показателя ¡2.

Анализ показал, что при ухудшении условий плавания точка оптимальной настройки при глубокой воде (рис. 10, а т. А) должна сместиться вверх (т. В, рис. 10, б), то есть основная настройка параметров авторулевого должна проводиться по коэффициенту Кг и дополнительная настройка по незначительному изменению коэффициента К).

Программа изменения коэффициента К3 пропорционально-дифференциального закона управления состоит из нескольких блоков.

Блок 1. Опрос датчиков и получение информации о возможности проведения оценки частного и обобщенного показателей качества.

Блок 2. Оценка направления изменения коэффициента К2: продолжаем изменение коэффициента в том же направлении, изменяем знак шага на противоположный, делаем пробный шаг в сторону увеличения коэффициента, оставляем коэффициент без изменения.

Блок 3. Расчет нового значения коэффициента К2 и перенастройка алгоритма управления авторулевого.

Рис. 10. Линии равных уровней показателя качества управления а) - при Р|, б) - при Р4

На рис. 11 и 12 даны блок-схемы программ изменения коэффициента авторулевого по оценкам текущих значений показателей качества управления.

Рис. 11. Блок-схема программы изменения коэффициентов авторулевого по оценкам текущего значения показателей качества управления

Рис. 12. Блок-схема программы оценки текущих показателей качества процесса управления

На рис. 13 даны осциллограммы процесса управления судном (а - без

изменения коэффициентов, б - с изменением коэффициентов).

а)

б)

Рис. 13 Осциллограммы управления сулном от авторулевого а) без адаптации, б) с адаптацией параметров алгоритма управления

Таким образом, разработанный алгоритм изменения коэффициента авторулевого по оценкам текущего значения показателей качества управления может быть использован в качестве подпрограммы для реализации адаптивного алгоритма управления.

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы.

В приложениях приведены тексты программ, разработанных для решения поставленных задач и копии осциллограмм натурных испытаний.

На защиту выносятся:

1. Критерий выбора математической модели судна, используемой для разработки алгоритма изменения коэффициентов закона управления и основанный на определении количества особенностей объекта, которые отражает данная модель.

2. Способ моделирования состояния внешней среды изменением коэффициентов модели судна, для чего был определен диапазон изменения коэффициентов при изменении состояния внешней среды.

3. Методика выбора показателей качества управления по их чувствительности к изменению внешней среды или по времени поступления информации от датчиков.

4. Алгоритм изменения коэффициентов классического ПД-алгоритма авторулевого, основанный на информации о текущих значениях показателей качества управления.

Основные результаты диссертационной работы

1. Предложена методика выбора математической модели судна-для разработки алгоритма изменения коэффициентов (Ки К2) закона управления, основанная на полноте описания особенностей поведения судна той или иной моделью. За основные особенности взяты следующие: способность при отсутствии управления выходить на лево или правостороннюю самопроизвольную циркуляцию; при некоторых сочетаниях координат состояния, внешней среди и управления попадать в область пониженной управляемости; неоднозначно реагировать на управляющее воздействие (когда оно меньше некоторой критической величины) из-за наличия неиз-меряемой координаты состояния. .

2. В связи с тем, что наиболее значительное изменение статических и динамических характеристик судна происходит на мелкой воде, а моделировать мелководье вводом возмущающего воздействия в дифференциальные уравнения практически невозможно, в работе предложен новый способ моделирования состояния внешней среды путем изменения коэффициентов модели. Это позволит использовать модель с переменными коэффициентами для отладки адаптивного алгоритма управления движением судна.

3. По анализу осциллограмм натурных испытаний был определен диапазон изменения коэффициентов математической модели для моделирования динамики судна на глубокой и мелкой воде.

4. Введен коэффициент, оценивающий величину изменения показате-

лей качества процесса управления при изменении среды. Это дает возможность обосновать выбор показателя для использования его при принятии решения об изменении коэффициентов закона управления.

5. В работе показано, что выбор показателя качества управления может осуществляться как по величине изменения показателя, так и по времени получения этой информации. ■'•-■■■■•6. По анализу линий равных уровней выбранного показателя обосновано, что основная настройка алгоритма управления должна проводиться по коэффициенту К2.

7. Разработан алгоритм параметрической адаптации пропорционально-дифференциального закона, основанный на информации о текущих значениях показателей качества управления.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По исследованной проблеме автором опубликовано 11 работ, в которых приведены основные научные результаты диссертации.

1. Поселенов, E.H. Математические модели для испытания алгоритмов управления курсом речного судна [текст] / E.H. Поселенов, A.B. Преображенский // Сборник трудов XV Симпозиума «Динамика виброударных сильно нелинейных систем». - Москва, Звенигород, 2006. -С. 236-238.

2. Поселенов, E.H. Оценка влияния внешней среды на управляемость судна по характеристикам идентифицированных моделей [текст] / E.H. Поселенов, A.B. Преображенский // Труды конгресса международного научно-промышленного форума «Великие реки' 2007». - Н.Новгород, 2007. -С. 234-235.

3. Гаврилова, Т.Н. Оценка влияния внешней среды на область устойчивости в плоскости параметров авторулевого [текст] / Т.И. Гаврилова, E.H. Поселенов, М.М. Чиркова // Материалы научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и специалистов «Транспорт XXI век». - Н.Новгород, 2007. - С. 66-69.

4. ГТосёленов, E.H. Выбор математических моделей для испытаний алгоритмов управления подвижным объектом (речным судном) [текст] / E.H. Поселенов, A.B. Преображенский // Труды VII международной конференции «Идентификация систем и задачи управления», РАН, Москва, Институт проблем управления им. В.А. Тропезнйкова. - Москва, 2008. -С. 731-737.

5. Поселенов, E.H. Связь области устойчивости при автоматическом управлении движением судна с его главными размерениями [текст] / E.H. Поселенов, Т.И. Гаврилова, М.М. Чиркова // Труды VII Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления», РАН, Москва,

Институт проблем управления им. В.А. Тропезникова. - Москва, 2008. -723-730.

6. Гаврилова, Т.И. Связь главных размерений судна с параметрами оритма автоматического управления его движением [текст] / I. Гаврилова, E.H. Поселенов, М.М. Чиркова // Юбилейный 10-й Меж-иродный научно-промышленный форум «Великие реки'2008/lCEF»: ге-»альные доклады, тезисы докладов. - Н.Новгород, 2008. С. 310-313.

7. Поселенов, E.H. Определение диапазона изменения гидродинамиче-IX коэффициентов модели судна по результатам натурных испытаний, веденных при различных внешних условиях [текст] / E.H. Поселенов, VI. Чиркова П Сборник трудов с докладами и тезисами конференции. ->сква, ИПУ РАН, 2009. - С. 201-205.

8. Поселенов, E.H. Сравнение областей допустимых состояний внеш-í среды при автоматическом и ручном управлении движением судна кст] / E.H. Поселенов, М.М. Чиркова // Труды конгресса международного 'чно-промышленного форума «Великие реки' 2009». - Н.Новгород, 2009. эм 2.-С. 102-105.

9. Поселенов, E.H. Обоснование показателя качества управления, пемзуемого для адаптации параметров авторулевого [текст] / E.H. Поселе-! // Материалы Межвузовской научно-практической конференции сту-ITOB и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития того транспорта России». - Санкт-Петербург, 2010. - С. 209-213.

10. Чиркова, М.М. Способ подстройки параметров авторулевого [текст] 1.М. Чиркова, E.H. Поселенов // Тезисы докладов IX Международной тодежной научно-технической конференции "Будущее технической нау-'. - Н.Новгород, 2010. - С. 236-237.

Работа, опубликованная в журнале «Информационно-измерительные и >авляющие системы», включенном в перечень ведущих рецензируемых 'чных журналов и изданий ВАК РФ.

11. Поселенов, E.H. Обоснование интеллектуального алгоритма управ-[ия и показателя качества управления неустойчивым на курсе объектом кст] / E.H. Поселенов, М.М. Чиркова, Т.И. Гаврилова // Информационно-1ерительные и управляющие системы. - 2010. - Вып. №2. - С.16-19.

Формат бумаги 60x84 '/¡6. Гарнитура «Тайме». Ризография. Усл. печ л. 1. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 651.

Издательско-полиграфический комплекс ФГОУ ВПО «ВГАВТ»

603950, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5а

Введение.

Глава 1 РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ СУДНА. И

1.1. Выбор математической модели динамики судна.

1.2. Восстановление коэффициентов математической модели судна.

1.3 Корректировка коэффициентов математической модели судна.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ СУДНА И ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ.

2.1. Особенности характеристик управляемости судна.

2.2. Оценка влияния внешней среды на характеристики управляемости судна.'.

Глава 3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ.

3.1. Выбор частных показателей качества управления.

3.2. Выбор обобщенных показателей качества управления.

3.3 Оценка коэффициентов чувствительности показателей качества к изменению внешней среды.

Глава 4. РАЗРАБОТКА АДАПТИВНОГО АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ РЕЧНОГО СУДНА.

4.1. Примеры поведения судна при ручном и различных алгоритмах автоматического управления.

4.2. Построение линий равных уровней показателей качества процесса управления при разных состояниях внешней среды.

4.3. Алгоритм изменения коэффициентов закона управления при изменении показателей качества управления.

Автоматизация судовождения одна из задач, решаемых при проектировании судов. В прошлом эта задача решалась тривиально - все суда снабжались авторулевым фирмы «Аншютц», в котором был заложен' классический алгоритм работы: чем больше скорость ухода судна с курса и угол отклонения от заданного направления, тем больше угол перекладки рулевого органа (поворотных насадок, рулей направления), так называемый пропорционально-дифференциальный (ПД) алгоритм управления с постоянными коэффициентами. Однако область работоспособности такого авторулевого была ограничена: его отключали при ветре, волнении, малой воде. В 80-х годах появились адаптивные авторулевые, в. которых коэффициенты алгоритма подстраивались на основании прогнозов, полученных с помощью математической модели-судна.

Вопросам математического» описания динамики судна посвящено достаточное количество работ, авторами которых являются: Басин A.M., Войткунский ЯМ., Гофман А.Д., Павленко В.Г., Першиц Р.Ж, Соболев Г.В., Федяевский К.К., Шлейер^Г.Э. (Острецов) и др. Сама модель до настоящего времени остается стационарной, то есть представляет собой нелинейное дифференциальное уравнение с постоянными коэффициентами. Однако, обзор работ и анализ результатов натурных экспериментов, проведенных на судах «Волгонефть», «Юрий Долгорукий» в бассейне реки Волга [121, 127], показал, что управляемость подвижных объектов, а, следовательно, и значения коэффициентов математической модели, в частности речных водоизмещающих судов, зависят не только от конструкции объекта, но и от состояния внешней среды. В свою очередь, показатели качества автоматического управления определяются управляемостью объекта и особенностями алгоритма управления. При ухудшении, условий плавания управляемость объекта понижается, соответственно, понижается и качество управления. Это связано с тем, что внешняя среда влияет на статические и динамические особенности судна, меняя его характеристику управляемости. Наиболее сильное влияние оказывает мелководье, так как при уменьшении запаса воды под днищем наблюдается рост сопротивления воды движению судна, и как следствие, уменьшение скорости движения.

Вопросы влияния внешних условий, в частности, мелководья, на классические инерционные характеристики судна такие как: путь, пройденный судном при пассивном и активном торможении, время разгона судна, рассматриваются в ряде работ, в том числе в работах Токарева П.Н. (ВГАВТ, Н.Новгород). Если коэффициенты авторулевого при изменении состояния внешней среды оставить неизменными, то с изменением среды резко ухудшаются все показатели качества управления: как классические, так и амплитуда угла перекладки руля, значение максимальной скорости рыскания судна, угол отклонения судна от заданного направления. Последние показатели используются в алгоритме формирования управляющего воздействия.

В" настоящее время вопросами управления движением судна занимаются сотрудники института проблем управления- им. В.А. Трапезникова РАН: Дорри М.Х., Острецов Г.Э., Тахтамышев- М.Г., ФГУП НПО «Автора»: Азаров М.М., Корчанов В.М., Ляпин В.И., Миронов И.А., Серов А.Г., Хабаров В.Р.; ОАО ЦНИИ «Курс»: Довгоброд Г.М., Клячко JI.M.; концерна «ЦНИИ «Электроприбор»»: Мрыкин В.О., Пелевин А.Е. Следует отметить работы ученых Нижегородских вузов и организаций, в том числе работы сотрудников ВГАВТа: Гурылева М.В., Дудоладова A.A., Клементьева А.Н., Манина В.М., Сатаева В.В., Токарева П.Н., Фейгина М.И., Чирковой М.М., Чернышова A.B.

В ряде работ рассматриваются вопросы проводки судна по траектории, аналитически представленной в виде полиномиальной модели не ниже пятого порядка при появлении ветра, выходе на мелководье, но без учета изменения инерционных свойств судна (Довгоброд Г.М., Клячко

Л.М., ОАО«ЦНИИ «Курс», Москва).

В работах Дмитриева С.П., Пелевина А.Е. («ЦНИИ «Электроприбор», Санкт-Петербург) рассматриваются проблемы управления подвижным объектом в виде двух взаимосвязанных задач — синтеза закона управления и построения фильтра для обработки навигационных измерений. Так же рассматриваются вопросы возможности использования субоптимального закона управления нелинейным объектом, учета неопределенности параметров моделей судна и возмущений и вопросы идентификации моделей.

Все рассматриваемые вопросы порождены актуальной прикладной задачей - стабилизация судна на траектории.

Проблема управления движением судна так же усугубляется тем, что из-за роста грузоподъемности водного1 транспорта растет класс судов, неустойчивых на заданном направлении, то есть при не переложенном руле судно уходит на правостороннюю или левостороннюю циркуляцию. Управление' такими судами требует непрерывной* перекладки управляющего органа. Скорости движения таких судов (при одинаковых энергетических затратах) уменьшаются, а расход энергии, растет [92]. При использовании авторулевого с постоянными коэффициентами эта величина может значительно увеличиваться.

Проведенный анализ показывает, что адаптация коэффициентов авторулевого необходима. Однако использование для этой цели информации с математической модели судна требует адаптации коэффициентов модели. А эта задача трудно реализуемая. Поэтому возникает задача параметрической адаптации ПД-алгоритма управления к изменяющимся внешним условиям без использования математической модели судна на основании информации о текущих значениях показателей качества управления.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью работы является разработка методики изменения коэффициентов алгоритма работы авторулевого при ухудшении качества управления при движении водоизме-щающего судна на заданном направлении.

Достижение поставленной цели требует рассмотрения следующих задач:

1) выбор и обоснование математической модели судна, используемой для отладки адаптивного алгоритма управления;

2) определение диапазона изменения коэффициентов математической модели судна при изменении состояния внешней среды;

3) обоснование частных и обобщенных показателей качества управления, информацию о которых целесообразно использовать при изменении коэффициентов алгоритма работы авторулевого;

4) разработка и отладка алгоритма изменения коэффициентов пропорционально-дифференциального закона управления.

Объектом исследования является система «судно-авторулевой».

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, численные методы. Расчеты проводились, на ПК, использовались как стандартные пакеты программ, так и программы собственной разработки.

Научная новизна работы состоит в следующих, выносимых на защиту результатах:

1) для разработкой отладки алгоритма управления предложен критерий оценки адекватности математической модели судна, основанный на полноте описания особенностей поведения судна, таких как: при отсутствии управления выходить на лево или правостороннюю самопроизвольную циркуляцию; при некоторых сочетаниях координат состояния, внешней среди и управления может попасть в область пониженной управляемости; может неоднозначно отреагировать на управляющее воздействие меньше некоторой критической величины из-за того, что значение неизмеряемой координаты Р (угла дрейфа) может способствовать правостороннему или левостороннему повороту, и так далее;

2) предложен новый способ моделирования состояния внешней среды путем изменения коэффициентов модели, диапазон изменения которых был определен по результатам натурных испытаний судна;

3) предложено осуществлять выбор показателей качества управления на основе оценки чувствительности показателя к изменению среды. Это дает возможность обосновать выбор показателей для использования их при принятии решения об изменении коэффициентов закона управления;

4) разработан алгоритм параметрической адаптации пропорционально-дифференциального закона, основанный на информации о текущих значениях показателей качества управления.

Обоснованность и достоверность результатов:

1) для оценки адекватности математической модели судна использованы данные натурных испытаний, проведенных при различных состояниях внешней среды;

2) проверка алгоритма изменения коэффициентов авторулевого проводилась методом моделирования процесса управления- на ПК с использованием обоснованной математической модели:

Практическая ценность работы заключается в:

1) в определении диапазона изменения коэффициентов математической модели судна при изменении состояния внешней среды, что позволило обосновать некорректность использования модели с постоянными коэффициентами при принятии решения;

2) в разработке методики изменения коэффициентов пропорционально-дифференциального закона управления, что позволит без изменения конструкции авторулевого расширить диапазон состояний внешней среды, допускающий автоматическое управление движением судна.

Реализациями внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены в учебный процесс Волжской государственной академии водного транспорта.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

- на научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и специалистов «Транспорт XXI век» (г. Н.Новгород, 2007 г);

- XXXIV Всероссийской конференции «Управление движением морскими судами и специальными аппаратами», ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова (п. Новомихайловский, 2007 г);

- VII Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO'08 (г. Москва, 2008 г.);

- юбилейном 10-ом Международном научно-промышленном форуме «Великие реки'2008/ICEF» (г. Н.Новгород, 2008 г);

- XXXVI Всероссийской конференции «Управление движением кораблями и специальными аппаратами», ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова (г. Северодвинск, 2009 г);

- Международном научно-промышленном форуме «Великие реки' 2009» (г. Н.Новгород, 2009 г.);

- Межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.);

- IX Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (г. Н.Новгород, 2010 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах. .

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 84 страниц текста, 51 рисунок, список литературы из 157 наименований.

Выводы по главе 4

1) По анализу линий равных уровней выбранного показателя обосновано, что основная настройка алгоритма управления должна проводиться по коэффициенту К2.

2) Разработан алгоритм параметрической адаптации пропорционально-дифференциального закона, основанный на информации о текущих значениях показателей качества управления.

3) Разработанный алгоритм изменения коэффициента авторулевого по оценкам текущего значения показателей качества управления может быть использован в качестве подпрограммы для реализации адаптивного алгоритма управления.

Заключение.

1. Предложена методика выбора математической модели судна для разработки алгоритма изменения коэффициентов (Кь К2) закона управления, основанная на полноте описания особенностей поведения судна той или иной моделью. За основные особенности взяты следующие: способность при отсутствии управления выходить на лево или правостороннюю самопроизвольную циркуляцию; при некоторых сочетаниях координат состояния, внешней среди и управления попадать в область пониженной управляемости; неоднозначно реагировать на управляющее воздействие (когда оно меньше некоторой критической величины) из-за наличия неизмеряемой координаты состояния.

2. В связи с тем, что наиболее значительное изменение статических и динамических характеристик судна происходит на мелкой воде, а моделировать мелководье вводом возмущающего воздействия в дифференциальные уравнения практически невозможно, в работе предложен новый способ моделирования состояния внешней среды путем изменения коэффициентов модели. Это позволит использовать модель с переменными коэффициентами для отладки адаптивного алгоритма управления движением судна.

3. По анализу осциллограмм натурных испытаний был определен диапазон изменения коэффициентов математической модели для моделирования динамики судна на глубокой и мелкой воде.

4. Введен коэффициент, оценивающий величину изменения показателей качества процесса управления при изменении среды. Это дает возможность обосновать выбор показателя для использования его при принятии решения об изменении коэффициентов закона управления.

5. В работе показано, что выбор показателя качества управления может осуществляться как по величине изменения показателя, так и по времени получения этой информации.

6. По анализу линий равных уровней выбранного показателя обосновано, что основная настройка алгоритма управления должна проводиться по коэффициенту К2.

7. Разработан алгоритм параметрической адаптации пропорционально-дифференциального закона, основанный на информации о текущих значениях показателей качества управления.

1. Адаптивная система управления движением судна на подводных крыльях: Сб. Автоматизация морских судов текст. / В.В. Антипов,

2. B.Я. Подгорец, Д.А. Скороходов JL: Судостроение. - 1985. — 367 с.

3. Айзерман, М.А. Теория автоматического регулирования текст. / М.А. Айзерман М.: Наука. - 1979. - 335 с.

4. Айзерман, М.А. Краткий очерк становления и развития классической теории регулирования и управления (обзор) текст. / М.А. Айзерман // А и Т. 1993.-№7.-С.5-18.

5. Андронов, A.A. Теория колебаний текст. / A.A. Андронов, A.A. Витт,

6. C.Э. Хайкин М.: Физматизд. - 1959. - 915 с.

7. A.c. №1066896 Способ управления движением судна текст. / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова. Опубл. 1984. Бюл. 2.

8. Афремов, А.Ш. Рыскание судов на волнении текст. /А.Ш. Афремов // Тр. ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 1966. - вып. 232. - С.3-20.

9. Бабаев, A.M. Автоматизированные судовые электроприводы текст. / A.M. Бабаев, В.Я. Ягодкин // Москва. 1991. - 462 с.

10. Басин, A.M. Теория устойчивости на курсе и поворотливости судна текст. / A.M. Басин -М.-Л.: ГИТТЛ. 1949. - 176 с.

11. Басин, A.M. Ходкость и управляемость судов текст. / A.M. Басин // М.: Транспорт. 1961.-175 с.

12. Басин, A.M. Гидродинамика судна текст. / A.M. Басин, В.Н. Анфимов Л.: Речной транспорт, 1969. - 553с.1.. Баутин, H.H. Поведение динамических систем вблизи границы области устойчивости текст. / H.H. Баутин М.: Наука, 1984. — 176 с.

13. Бенедикт, С. Принятие решений при ненадежной информации текст. / С. Бенедикт // А и Т. 1996. - №9. - С. 151-162.

14. Березин, С.Я. Системы автоматического управления движением судов по курсу текст. / С .Я. Березин, В. А. Тетюев JL: Судостроение, 1974. -264 с.

15. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического регулирования текст. / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов М.: Наука, 1975. — 767 с.

16. Бесекерский, В.А. Робастные системы автоматического управления текст. / В.А. Бесекерский, A.B. Небылов М.: Наука, 1983. - 240 с.

17. Бобцов, A.A. Динамический алгоритм адаптации нестационарных систем текст. / A.A. Бобцов, И.В. Мирошник // А и Т. 1999. - №12, С.121.

18. Бодянский, Б.В. Алгоритм адаптивной идентификации динамических параметрически нестационарных объектов текст. / Б.В. Бодянский, С.А. Воробьев, A.B. Штефан // ИАН: Т и СУ. 1999. - №1, С. 19 - 23.

19. Бодянский, Б.В. Адаптивное управление динамическим существенно нестационарным объектом текст. / Б.В. Бодянский, C.B. Котляревский // А и Т. 1995.-№6. - С.11-21.

20. Бойков, И.В. Определение динамических параметров модели нелинейного объекта текст. / И.В. Бойков, H.A. Веремьева // Проблемы теоретической кибернетики. Тез. докл. XII Межд. конф. Москва, Н.Новгород, 1999. - 4.1. - С. 25.

21. Бояринов, B.C. К теории нелинейного авторулевого с запаздыванием текст. / B.C. Бояринов, М.М. Чиркова // Тр. ГИИВТ. Горький. - 1978. -вып. 161. - С. 19-34.

22. Бояринов, B.C. К исследованию динамики некоторых нелинейных систем автоматического регулирования текст. / B.C. Бояринов, М.М, Чиркова // Тр. ГИИВТ. Горький. - 1974. - вып. 137. - С. 60-67.

23. Булычев, Ю.Г. Синтез адаптивных систем оптимального управления стохастическими объектами на основе прогнозирующей модели текст. / Ю.Г. Булычев, A.A. Манин // А и Т. 1995. - №9. - С.81 -93.

24. Булычев, Ю.Г. Аналитическое конструирование систем управления в условиях априорной неопределенности текст. / Ю.Г. Булычев, A.A. Ма-нин//А и Т. 1996. - №11.-С .74-84.

25. Васильев, A.B. Управляемость винтового судна текст. / A.B. Васильев, В.И. Белоглазов // М.: Транспорт, 1966. - 167 с.

26. Васильев, С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению I текст. / С.Н. Васильев // Изв. Рос. АН. Теория и системы управления. 2001. - №1. — С.5-22.

27. Васильев, С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению II текст. / С.Н. Васильев // Изв. Рос. АН. Теория и системы управления. 2001. - №2. - С. 9 - 27.

28. Васьков, A.A. Управление угловым движением судна методом обратных задач динамики текст. / A.A. Васьков, A.C. Васьков // Новорос. гос. мор. акад. Новороссийск, 1992. - 22 с. - Деп. В ВИНИТИ 11.05.2000, 1363.

29. Войткунский, Я.И. Управляемость водоизмещающих судов: Справочник по теории корабля текст. / Я.И. Войткунский Л.: Судостроение, 1985.-Т.3.- 544 с.

30. Войткунский, Я.И. Справочник по теории корабля. Судовые движители и управляемость текст. / Я.И. Войткунский, Р.Я. Першиц, И.А.Титов. JL: Судостроение, 1973. 512 с.

31. Войткунский, Я.И. Справочник по теории корабля. Ходкость и управляемость текст. / Я.И. Войткунский, Р.Я. Першиц, И.А.Титов. JL: Суд-промгиз, 1960. 688 с.

32. Воронов, A.A. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость текст. / A.A. Воронов М.: Наука, 1979. - 336 с.

33. Воротников, В.И. Об оптимальной стабилизации нелинейных управляемых систем текст. / В.И. Воротников // А и Т. 1991. - №3. - С.22-32.

34. Воротников, В.И. Задачи и методы исследования устойчивости и стабилизации движения по отношению к части переменных: направленияисследования, результата, особенности (обзор) текст. / В.И. Воротников // А и Т. 1993. - №3. - С.3-62.

35. Гайцгори, В.Г. Управление системами с быстрыми^ и медленными движениями текст. / В.Г. Гайцгори М.: Наука, 1991. — 223 с.

36. Гелиг, А'.Х. Устойчивость нелинейных систем с неединственным состоянием равновесия текст. / А.Х. Гелиг, Г.А. Леонов, В.А. Якубович-М.: Наука, 1978.

37. Горин, Е.А. Обоснование алгоритмов1 непараметрической идентификации текст. / Е.А. Горин, М.А. Красносельский, H.A. Кузнецов // А и Т. 1994. -№8. -С.51-68.

38. Гофман, А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна текст. / А.Д. Гофман. JL: Судостроение, 1988. - 360 с.

39. Гофман, А.Д. Теория и расчет поворотливости- судов внутреннего плавания текст. / А.Д. Гофман Л.: Судостроение, 1971. - 182 с.

40. Гринберг, A.C. Управляемость и наблюдаемость динамических систем (обзор) текст. / A.C. Гринберг, В.А. Лотоцкий, Б.Ш. Шкляр // А и Т. -1991. №1.- С.3-22.

41. Гурылев, М.В. Оптимальная настройка авторулевого текст. / М.В. Гурылев, A.B. Преображенский // Материалы научно-технической конференции, посвященной 70-летию ВГАВТ. Часть 6. Н. Новгород, 2000. С.87.

42. Дмитриев; С.П. Нечеткий критерий в задаче интеллектуального управления движением-; судна текст. / С.П. Дмитриев // Гироскопия и навигация. 1998. - №2. - С.47-52.

43. Дмитриев, С.П: Задачи навигации- и управления при стабилизации судна на траектории текст. / С.П. Дмитриев, А.Е. Пелевин — С.Петербург, ГРЦ-ЦНИИ «Электроприбор», 2002. 160 с.

44. Дружинина, Н.Ф. Методы адаптивного управления нелинейными объектами по выходу (обзор) текст. / Н.Ф.' Дружинина, В.О. Никифоров, А.Л. Фрадков//А и Т. 1996. - №1. - С.3-13.

45. Ермилова, Т.Е. Оптимизация процессов настройки коэффициента адаптивного автопилота в условиях действия помех текст. / Т.Е. Ермилова, Б.В. Павлов, В.Ю. Рутковский // А и Т. 1996. - №12. - С.84-95.

46. Ермилова, Т.В. Синтез самонастраивающегося автопилота текст. / Т.В. Ермилова, В;С. Косиков, Б.В. Павлов // А и Т. 1994. - №9. - С.39-58.

47. Катханов, М:С. Теория, судовых автоматических систем текст.1 / М.С. Катханов Л.: Судостроение, 1985. - 373 с.

48. Клейман, Б.Г. Идентификация нестационарных объектов (обзор) текст. / Б.Г. Клейман, И:А. Мочалов // А и Т. 1994. - №2. - С.3-22.

49. Коган, М.М. Адаптивное управление стохастическим объектом с не-измеряемым состоянием в условиях неидентифицируемости текст. / М.М. Коган, Ю.И. Неймарк// А и Т. 1992. - №6. - С. 114-121.

50. Красовский, A.A. Адаптивные полиномиальные наблюдатели и идентификация в критических режимах текст. / A.A. Красовский // А и Т. -1996. -№10. С.142 - 152.

51. Красовский, A.A. Науковедение и состояние теории процессов управления (обзор) текст. / A.A. Красовский // А и Т. 2000. - №4. - С.3-19.

52. Красовский, H.H. Теория управления движением. Линейные системы текст. / H.H. Красовский М.: Наука, 1968. - 475 с.

53. Курлян, О.С. Автоматическое управление курсом судна (авторулевые) текст. / О.С. Курлян // Судостроение за рубежом. 1989. - №10. - С.73-84.

54. Ли, Э.Б. Основы теории оптимального управления текст. / Э.Б. Ли, Л. Маркус М.: Наука, 1972.

55. Маслов, Е.В. Способы управления состоянием подвижного объекта с нестабильной характеристикой управляемости текст. / Е.В. Маслов,

56. A.B. Преображенский, М.М. Чиркова // Транском 94. Тез. докл. начн. техн. конф. - Санкт-Петербург, 1994. - С. 122-123.

57. Острецов, Г.Э. Испытание системы автоматического управления движением судна по заданной траектории текст. / Г.Э. Острецов, A.M. Кляч-ко, Г.М. Довгоброд, Э.В. Дюжев // Судостроение №4, 2000. С. 37-39.

58. Острецов, Г.Э. Метод прогнозирования фазового состояния судна специального назначения текст. / Г.Э. Острецов, A.M. Клячко // Судостроение №6; 2001. С. 43-44.

59. Павленко, В.Г. Маневренные* качества речных судов», текст. /

60. B.Г. Павленко М.: Транспорт, 1979. - 182 с:

61. Павлов, Б.В. Системы прямого адаптивного« управления, текст. / Б.В. Павлов, ИТ. Соловьев М.: Наука, 1989. - 136 с.

62. Пелевин, А.Е. Об. одном подходе к идентификации математической модели курсового движения судна текст. / А.Е. Пелевин // Гироскопия и навигация. -1994. №3. - С.56-61.

63. Пелевин, А.Е. Идентификация математической модели судна при стабилизации на линии заданного-пути текст. / А.Е. Пелевин // Гироскопия и навигация. -1994. №3. - С.56-61.

64. Первозванский, A.A. Обучаемое управление и его приложения. I текст. / A.A. Первозванский // А и Т. 1995. - №11. - С. 160-168.

65. Первозванский, A.A. Обучаемое управление и его приложения. II текст. / A.A. Первозванский // А и Т. 1995. - №12. - С.99-108.

66. Першиц, P.JI. Нормирование эффективности средств активного управления судном текст. / P.JI. Першиц // Судостроение. 1973. - №9. - С.8 - 11.

67. Першиц, P.JI. Управляемость и управление судном текст. / P.JI. Першиц JL: Судостроение, 1983.

68. Понтрягин, JI.C. Математическая теория оптимальных процессов текст. / JI.C. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р.Б. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко М.: Наука, 1969. - 382 с.

69. Попов, Е.П. Прикладная теория процессов управления в нелинейных системах текст. / Е.П. Попов М.: Наука, 1973. - 580 с.

70. Попов, С.А. Автоматизация производственных процессов на водном транспорте: Учебник, текст. / С.А. Попов, Ю.М. Кулибанов; Ю.Н. Ковалев. М.: Транспорт, 1983. - 240 с.

71. Поспелов, Д.А. Ситуационное управление. Теория и практика текст. / Д.А. Поспелов М.: Наука, 1986г.

72. Преображенский, A.B. Адаптивное управление неустойчивым на курсе судном текст. / A.B. Преображенский, В.В. Сатаев // Тез. докл. Межд. конф. по проблемам управления, посвященная 60-летию института проблем управления РАН. М., 1999.

73. Преображенский, A.B. Управление неустойчивым подвижным объектом при неполной информации о состоянии, текст. / A.B. Преображенский, В.В. Сатаев // Проблемы теоретической кибернетики. Тез. докл. XII Межд. конф. Москва, Н.Новгород, 1999. - 4.2. - С. 192.

74. Преображенский, A.B. Эффект бифуркационной памяти в динамике судна текст. / A.B. Преображенский, В.В. Сатаев, М.И. Фейгин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2001. - №3. - С.104-107.

75. Н.Новгород: ВГАВТ, 1996. вып. 273, С. 115-123.t

76. Преображенский, A.B. Результаты натурных испытаний цифрового авторулевого текст. / A.B. Преображенский, М.М. Чиркова // Судостроение, 1992. № 11-12. С. 20-23.

77. Рыжов, JI.M. Управляемость толкаемых составов текст. / JI.M. Рыжов М.: Транспорт, 1969. - 128 с.

78. Рыжов, JI.M. Маневренность речных судов и составов текст. / JI.M. Рыжов, Н.Ф. Соларев М.: Транспорт, 1967. - 144 с.

79. Соболев, Г.В. Управляемость корабля и автоматизация судовождения текст. / Г.В. Соболев Л.: Судостроение, 1976.- 477 с.

80. Соларев, Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов текст. / Н.Ф. Соларев М.: Транспорт, 1980. - 125 с.

81. Справочник по теории автоматического управления, текст. / Под ред. A.A. Красовского. М.: Наука, 1987.

82. Теория автоматического управления текст. / Л.С. Гольдфарб, A.B. Балтрушевич, A.B. Круг и др.; под ред. A.B. Нетушила. М.: Высшая школа, 1972. - 4.2. - 432 с.

83. Тумашик, А.П. Идентификация судна как объекта управления по данным модельных испытаний текст. / А.П. Тумашик // Судостроение. -1981. №7. -С.9-13.

84. Цыпкин, Я.З. Основы информационной теории идентификации текст. / Я.З. Цыпкин М.: Наука, 1984. - 320 с.

85. Шильман, C.B. Адаптивное прогнозирование при управлении текст. / C.B. Шильман//А и Т. 1996. - №8. - С.100-107.

86. Федяевский, К.К. Управляемость корабля текст. / К.К. Федяевский, Г.В. Соболев Л.: Судпромгиз, 1963. — 376 с.

87. Фейгин, М.И. Автоколебания судов в угле рыскания текст. / М.И. Фейгин // Тр. ГИИВТ. Горький. - 1980. - вып. 174. - С. 3-28.

88. Фейгин, М.И. К оптимизации управления неустойчивым на курсе судном текст. / М.И. Фейгин // Тр. ГИИВТ. Горький. - 1982. - вып. 189. -С. 3-20.

89. Фейгин, М.И. К теории движения неустойчивого на прямом курсе судна текст. / М.И. Фейгин // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1982. - № 1. - С.66-72.

90. Фейгин, М.И. К определению характеристик послушливости судна рулю текст. / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова // Тр. ГИИВТ. Горький. -1982. - вып. 189. - С. 40-55.

91. Фейгин, М.И. О существовании области пониженной управляемости для судов, неустойчивых на прямом курсе текст. / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1985. - №2. -С.73-78.

92. Фейгин, М.И. Динамика неустойчивого на прямом курсе' судна текст. / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова // Судостроение. 1987. - №7. -С.23-25.

93. Фейгин, М.И. О потере управляемости судов, неустойчивых на прямом курсе текст., / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова // Динамика нелинейных процессов управления. Тез. докл. Всесоюзн. семинара Таллин, 1987. — С. 153.

94. Фейгин, М.И. К оптимизации процесса перевода судна на новый курс текст. / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова // Межвуз. сб. науч. тр.: Системы автоматического контроля и управления судовыми процессами. — Л.: ЛИВТ, 1988. С.172-177.

95. Фейгин, М.И. Нелинейные эффекты в системах, управление которыми сопровождается изменением числа возможных стационарных режимов текст. / М.И. Фейгин, М.М. Чиркова // VII Всесоюзн. съезд по теоретической и прикладной механике: Тез. докл. -М., 1990.

96. Фейгин, М.И. Динамические системы, функционирующие в сопровождении опасных бифуркаций текст. / М.И. Фейгин // Соросовский образовательный журнал. — 1999. №10. - С. 122 - 127.

97. Фрейдзон, И.Р. Математическое моделирование систем* автоматического управления на судах/ И.Р. Фрейдзон JIi: Судостроение,.!969. — 493 с.

98. Цыкунов, A.M. Адаптивное управление с компенсацией влияния-запаздывания в управляющем воздействии текст. / A.M. Цикунов // Изв. Рос. АН. Теория-и системы управления. — 2000: №4. — С.78-81.

99. Чиркова, М.М! Анализ алгоритмов' управления движением судна текст. / М!М'. Чиркова// Судостроение: 1985. - №5t - С.42 - 44*.

100. Чиркова, М.М. Взаимосвязь математических моделей управляемого^ судна, получаемых на, стадии проектирования и. по- результатам натурных испытаний текст. / М.М. Чиркова // Тр. ГИИВТ. Горький. - 1983. -вып. 197. - С. 58-73.

101. Чиркова, ММ. Исследование динамических процессов управления неустойчивым на курсе-судном и их оптимизация текст. / М.М. Чиркова / Диссертационная работа. Горький. - 1986. — 169 с.

102. Чиркова, М.М. Результаты натурных испытаний цифрового авторулевого текст. / М.М. Чиркова, А.В: Преображенский // Судостроение. -1992. -№11-12.-С.20-23.

103. Чиркова, М.М. К вопросу оптимизации динамических систем текст. / М.М. Чиркова//Тр. ГИИВТ.-Горький.- 1982. вып. 189. -С. 148-156.

104. Чиркова, М.М. К вопросу о совместимости свойств поворотливости и устойчивости судна на курсе текст. / М.М. Чиркова // Межвуз. сб. науч. тр.: Моделирование и оптимизация сложных систем. — Н.Новгород: ВГАВТ, 1996. вып. 273. - С.171-174.

105. Чиркова, М.М. О резонансном явлении при импульсном управлении нелинейным объектом текст. / М.М. Чиркова // Нелинейные колебания механических систем. Тез. докл. II Всесоюзн. научн. конф. Горький, 1990. - 4.2. -С.217.

106. Чиркова, М.М. Разработка методов идентификации и управления движением неустойчивого на курсе объекта со скрытыми» динамическими особенностями, дис. на соискание ученой степени доктора технических наук текст. / М.М. Чиркова Н.Новгород. 1998. - 207с.

107. Чиркова, М.М. Сравнение алгоритмов удержания судна на курсе по их чувствительности к погрешности входной информации текст. / М.М. Чиркова // Тр. ГИИВТ. Горький. - 1984. - вып. 204. - С. 80-97.

108. Чиркова, М.М. Пути: повышения качества авторулевого для речных водоизмещающих судов текст. / М.М. Чиркова, А.В. Преображенский // Тр. XXII расширенного заседания Совета по управлению движением морских судов и аппаратов / ИПУ РАН. М. - 1995. - С.67-71.

109. Чиркова, М.М. Способ подстройки параметров авторулевого текст. / М.М. Чиркова, Е.Н. Поселенов // Тезисы докладов IX Международной молодежной научно-технической конференции "Будущее технической науки". Н.Новгород, 21 мая 2010, С. 236-237.

110. Шильман, С.В; Адаптивное прогнозирование при управлении текст. / С.В. Шильман // А и Т. 1996. - №8. - С.100 -107.

111. Эйкхофф, П: Основы идентификации систем управления текст. / П. Эйкхофф М.: Мир, 1975. - 683 с.

112. Asai Shigeru. A stadu on chek helms for course;keeping of a ship under steady, external forces // Nihon kokai gakkai ronbunshu. J. Soc. Nav. Archil, Jap. 1981. - №150. - P.245-253.

113. Bertram; V. Sprachgesteuerte Schiffsfuhrung in Japan text. 7 V. Bertram //Hansa. 1997, - №12. - c.13 .

114. Eds, M.M. Intelligent Control Systems: Theory and Applications text.;/ M.M. Eds, N.K. Gupta, N.Y. Sinha // IEEE Press. 1996.

115. Gohler, U. Determination of the resistance alteration due to drift angle and curvature of path text. / U. Gohler, D. Puis // International. Shipbuilding Progress. 1981. -№324. - P. 191-197.

116. Haddara, M.R. On the directional stability of ships text. / M.R. Haddara // International Shipbuilding Progress. 1980. - №376. - P.322-324.

117. Hizal, N.A. Improved adaptive model control text. / N.A. Hizal // Springer-Verlag. 1999. - №51. - P. 181-190.

118. Huaizhou, Z. Adaptive control of chaotic systems with uncertainties text. / Z. Huaizhou, O. Huashu // International Journal of Bifurcation and Chaos. -1998. Vol.8, 10. - P.2041—2046.

119. Hwang, Wei-Yuan. Cancellation effect and parameter identify-ability of ship steering dynamics text. / W. Hwang // International Shipbuilding Progress. 1982. - №332. - P.90-102.

120. Inoue, S. A practical calculation method ship maneuvering motion text. / S. Inoue, M. Hirana, K. Kijima, J. Takashina // International Shipbuilding Progress. 1981. №325. - P.207-222.

121. Jie Wang. Parametric adaptive control in nonlinear dynamical systems text. / Jie Wang, Xiaohong Wang // International Journal of Bifurcation and Chaos. 1998. - Vol.8, 11.- P:221'5-2223.

122. Kose; K.,On a new mathematical,model' of maneuvering motions of a ship and its applications text. / K. Kose // International Shipbuilding Progress. -1982. №336. -P.205 -220.

123. Matsumoto, N. Experimental- prediction* methods of maneuvering performance of ships and ocean structures text."/N. Matsumoto, K. Suemitsu // Nippon Kokan Techn. Report. 1981, - №2. - P.55-65.

124. Mees, A. I. Non-linear Dynamics and Statistics text. / A.I. Mees // CADO Research Reports. 2000. - №6.

125. Milier, E. Evaluation of concepts for improved controllability of tank vessels text. / E. Milier, V. Ankudinov, T. Temes // Marine Technology. -1981. -№4. -P.365-381.

126. Naoya Umeda Nonlinear dynamics of ship capsizing due to broaching in following and quartering seas text. / U. Naoya // Marine Science and Technology. 1999. - №4. - P. 16-26.

127. Nguyen Due-Hung. Designs of self-tuning control systems for ships text. / D. Nguyen, J. Park, K. Ohtsu // Nihon kokai gakkai ronbunshu = J. Jap. Inst. Navig. 1998-99. - C.235-245.

128. Ogawa, A. On the mathematical model of maneuvering motion of ships text. / A. Ogawa, H. Kasai // International Shipbuilding Progress. 1978. -Vol.25. - №292. - P.306-319.

129. Ohtsu Kohei. A proposition of statistical operation of ship. 4 text. / Ohtsu Kohei // Nihon kokai gakkaishi = Navigation. 2000. - №143. - C.180-190.

130. Riedl, B. Disturbance Instabilities in an Adaptive System text. / B. Riedl, B. Cyr, P.V. Kokotovic // IEEE Trans. Automation Control. 1984. - Vol.AC-29. - №9. - P.822-824.

131. Rigdon, E. E. The Problem of Identification текст. / E.E. Rigdon // World Wide Web. -http://www.gsu.edu/-mkteer/identifi.html

132. Volta, E. Comparison of different mathematical models of ships and their control experimental results текст. / E. Volta // Ship operation and automatic. Proc. 2nd IF AC /IFIP Symp., 1976, p.565-571.

133. Volta, E. Experimental test and determination of the rudder response of some different ships текст. / E. Volta // Electrotehnic. - 1978. - №3. - P. 160-163.