автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и исследование многофункциональной системы управления движением судна

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи КРЫЛОВ Андрей Валентинович

УДК 62-50:5192:550.83

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА

Специальность 05.13.01 - Управление в технических системах .

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург \ .1991Г

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте геологии' и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНШОкеангеодогия). '

Научный руководитель доктор технических наук Хейсин Валентин Евгеньевич. .

Официальные оппоненты: доктор; технических наук, профессор Первозванскии A.A., кандидат технических наук Николаев В.К. . Ведущая организация: Институт :проблем Управления АН СССР. Защита состоится "2G* 0вЦо.<л 1991г. в IG часов на заседании, специализированного совета W-OCä-SS-O"? при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая улица, 29. Автореферат разослан и 1991г.

Ученый секретарь специализированного совета По»->оВ С. С.

Ж1.*

, ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

-гдел Актуальность. работы. В настоящее время с целью улучшить ау^МЙДАп ■ судовождения наблюдается повсеместное стремление применять цифровые вычислительные машины для автоматического управления движением водоизмещающих судов . К параметрам", определяющим качество управления, относятся точность удержания судна на заданном курсе, на линии заданного п:ти, точность при маневрировании и другие. Система 'автоматического управления движением судна должна решать комплекс задач:

- стабилизации;и изменения курса;

- комплексной обработки навигационной информации (КОНИ);

- управления движением судна по линии заданного пути.

Для гэолого-рэзведочных судов этот список расширяется задачей

удерживания в точке с заданными географическими координатами при помощи активных средств управления. .

Одним из способов повышения качества управления является увеличение точностей , исходных датчиков с расширением их . количества.' Это дает возможность применять классические приемы теории автоматического управления для синтеза- регулятгров (например .работы Р.Рейда, К.Острема, Л.Лыанга). В этом случго повышение качества управления достигается ценой усложнения алгоритмов и удорожания системы. Поэтому актуальным является стремление не ' удорожать и усложнять систему, а'достигать-'требуемых точностей при." минимальном наборе датчиков, присутствующих на любом судне: относительный однокомгоненпшй лаг, гирокомпас, датчик скорости-и направления ветра, радионавигационный измеритель местоположения (МП).

В настоящее время распространев'подход,. при . котором система автоматического управления, движением судна строится как ' простое сложение задач, решаемых системой, без рассмотрения и учета взаимовлияния этих функциональных модулей. С целью повышения качества работы системы управления за счет учета взаимосвязи между отдельными динамическими, звеньями,' задачу синтеза системы необходимо решать как задачу синтеза многосвязного регулятора. Классический подход приводит к .увеличению' "размерности решаемой задачи, к. • сложностям выбора критерия качества управления, необходимым' Для синтеза закона'управления л Хальцотэр Т. , Якушэнков А.А./.

Г

Поэтому актуальным становится изучение и исследование единого подхода к построению системы управления движением судна, исходя из принципов подчиненности: управления..

Повышение требования. к точности управления движением при минимальной информации о текущем состоянии судна требует разработки и исследования новых подходов к рэшению . задач синтезе регуляторов движения. Одно из актуальных направлений развита* .методов теории управления и обработай информации связано с приме -кением рсбастного подхода. Существенное влияние на качество упра -вления движением судка оказывают внешние возмущения, носящие нест; ционарньа характер. Поэтому суть робастнсго подхода состоит в том чтобы построить законы управления (3 У) и алгоритмы обработки ин -формации которые , во-первых, комдансиругат возмущения .во-вторых уменьшают значение функции чувствительности в полосе чаете доминирующих внешних возмущений, сохраняя 'при этом значение критерия управления близким к оптимальному. Научное направление ссответствукщее такому подходу, развивалось в работах E.H. Розен вассора, А.А.Первозванского, Я.З.Цыпккна, А.С.Позняка, Л.Льюяга Б.Я. Катковника, В.Е. Хейсина, С. Дконсона. Актуальным являете применение методов этого научного направления к решению, зада синтеза систем управления движением судна.

Целью .диссертационная работы является разработка исследование новых подходив к синтезу цифровых законов управлена движением судна с помощью руля и подруливающих устройств отличающихся повышенной.точностью при использовании мшималыгаг набора информационных датчиков.

Методы исследова!Гия. При решении поставленной задач использовались методы теории оптимального управления и обработг сигналов, теории случайных процессов, вычислительной матомзтгаи Моделирование и' практическая реализация алгоритмов на микро-Э£ потребовали использования методов программирования.

Научная новизна результатов, полученных б работе, состоит следующем:

- разработан новый метод синтеза регулятора кур а, основана на минимизации функции чувствительности в полосе часп доминирующих внешних возмущений;

- разработан новый метод синтеза регулятора управлош

о

движением судна по линии заданного пути, согласно которому судно представлено как исполнительный орган, который управляет движением, центра масс судна;

- разработан и исследован алгоритм оценивания продольной и поперечной скоростей судна с помощью нелинейных моделей движения;

- разработан и исследован адаптивный алгоритм комплексной обработки павигациояной информации (КОНИ), в котором модель ошибки счисления рассматривается как линейный дрейф с огггижизацией длины интервала осреднения.

Практическая цс-яность и внедрение результатов работы. Разработанные в диссертации методы синтеза регуляторов, обладающих низкой чувствительностью к изменению спектра внешних возмущений, являются теоретической и методической основой туш проектирования цифровых систгч автоматического управления движением судна.

Практическая ценность методов подтверждается решением ряда прикладных задач, выполненных' при непосредственном участии автора:

- разработана, создана и испытана в океане автоматическая система нагигацки и управления (АСНУ) для научно-исследовательских СУДОВ: .

- на базе АСНУ создана и внедрена на судах Министерств т геологии СССР автоматическая система управления движением судна (АСУДС) как с помощью руля, так и активных средств управления • 'для обеспечения морских геолого-геофизических работ в океан«-;

- разработана и внедряется' на транпортных судах АСУДС для обеспечения наиболее экономичного хода На переходах.

Исследования автора выполнялись в рамках совместного решения Министерства судостроительной . промышленности и • Министерства геологии СССР К СП-31^1228 от 07.08.85. Копии актов о внедрении и испытаниях приведены в приложении к диссертации.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладовались на VI Всесоюзном совещании "Автоматизация, процессов . управления техническими средствами, исследования Мирового океана" 'Одесса 1987г.у-. 5 Ленинградском симпозиуме по теории адаптивных систем "Адаптивные и экспертные системы в управлении". 'Ленинград 1991г.-V на научных конференциях ПГО "Севморгоология" в 1988-90гг.; на семинаре кафедры "Механика и процессы управления" ЛГТУ 'в 1990г.

Публикации.. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Структура работы. ■ Диссертационная работа состоит из введения, списка обозначений, четырех глав, списка литературы к прклонениа. Работа изложена на 190 листах машинописного текста, иллюстрирована рисунками.

На защиту выносятся:

1. Метод синтеза регулятора курса, основанный на минимизации Функции чувствительности в • полом - частот доминирующих внешних возмущений и ьодюнные на основэ этого метода:

- регулятор управления курсом >судна с помощью руля;

- регулятор управления курсом судна • с пгчощью активных средств управления.

2. Метод синтеза регулятора управления движением судна, согласно которому судно представлено как исполнительный орган, который управляет движением центра масс судна, и полученные на оснсве этого метода:

- регулятор управления движением судна относительно заданной траектории:

- регулятор управления•движением судна относительно заданной точки позициокирозания.

3. Адаптивный алгоритм комплексной обработки навигационной информации, в котором модель ошибки счисления представляется как модель линейного дрейфа с последующей оптимизацией (в ргэльном мэситгбе времени) длины интервала.

4. Алгоритм оценивания продольной и' подарочных скоростей судна с помощью нелинейных моделей движения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой, главе подложек к исследован новый подход к синтезу цифрового авторулевого <ЦЛР) в условиях использования датчиков курса (гирокомпас) и скорости (относительный ла1).

Приведенные в п.1.1 модели движения судна по курсу (Порвозванс-кий A.A.) и модели внешних возмущений являются основными для синтеза ЗУ. Здесь ыо показано, ;гго коэффициент моделей зависят от скорости судна, направления движения судна относил дельно фронта волн.

В n.l.z дается обзор имеющихся разработок ¿шгору.-звкх (АР), разбирается основные подходы к решению задачи построения 8У дагохония судна па курсу. Так, в работах Р.Рейда с соавторам исследовался подход, секзглшыь с ргюлиронием пространства

фазовых переменных судна за счет 'учета волнрвых возмущения. Регулятор, реализующий алгорттл непрямого адаптивного управления курсом судна, приведен и исследован К.Остремом и Ц.Калэстремом с соавторами. Б работах Г.Кигагавы с соавторами приведены результаты испытаний АР, з котором проводится настройка критерия качества на желаемый переходный процесс. Аналоговый адаптивный'АР, адаптивная часть которого построена по методу скоростного градиента, был предложен Дж.Ван Амерснгеном. Во всех случаях разработки рассчитаны на применение широкой номенклатуры измерительных датчиков.

В этом же параграфе предлагается новый подход к синтезу цифрового авторулевого .как решение задачи минимизации функции чувствите льно ста замкнутей системы управления в полосе частот доминирующих волновых возмущений. В основе подхода лежит концепция выбора моделей дрейфов (В.Я.Катковник, В.Е.Хэйсин), согласно которой изменение курса судна чг представлено как дрейф с ограниченной второй разностью. Предлагается ЗУ вида:

■CVx0/Vx)'lkl(,irt_W'J)+k2at) '

(1)

-р.

где st-e vt; "(.-А^^+ГСЧ^-Ъ^.^) , Г. е. Ъ, veR2; • оТ-(1.0); hT-(0.1); А" [ д 1 ]

а - интервал дискретности,- v3- заданный курс: v - текущий курс. Коэффициенты к^, к2 - определяются из'решения задачи минимизации квадратичного критерия качества управления; . Коэффициенты г=(г1, г2)г ищутся как решение задачи

min |H^(ei?)|2 . . (2)

а=пд, о е [Oj^, о2). с^-о. 1 рад^сек - собственная частота рыскания судна, о2= 1 ра.ц/сек - частота, начиная с которой волновое возмущение начинает оказывать воздзйстгие на курс судна, © область устойчивости вектора г, н* - функция чувствительности.

я

В п.1.3 рассмотрены свойства ЗУ (1); Установлено, что в полосе волновых возмущений ЗУ (1) обладаэт лучшим качеством управления, чем ПВД-авторулэвой, причем улучшение качества достигается снииейиэм вклада в критерий сигнала управления." Функция чувствительности в полосе основных волновых возмущения для

. 5

ЗУ (1) ниже, чем функция чувствительности для ШЩ-авторулеього.

В п.1.4 приводятся результаты морских испытаний и эксплуатации ЦАР на научно-исследовательских судах (НИС) типа "Морской геолог" и "СоБморгеология". Испытания и эксплуатация производились при волнении коря от 1 до 6 баллов, скоростях хода от 1 до 16 углов, .наличии за бортом различных буксируемых устройств. Настройка ЗУ- производилась •. по предложенной в диссертации методике. Испытания показали, что настроенный ДАР не требует в последующем коррекции. Среднеквадратическая ошибка (СКО) по курсу з1 на всех скспосткх оказалась меньше СКО а2 для штатного авторулевого "Аист"Наибольший выигрыш (3^3,-1.8) наблюдался на встречной Еолне. Полученные свойства позволили при реализации авторулевого (1) по сравнению со штатным авторулевым АИСТ, уменьшить число кладок руля в 1.5-2 раза, не перенастраивать ЗУ (1) при изменении услоеий плавания, расширить диапазон ветро-волновых возмущен нийи скоростей, при которых ЦАР сохраняет работоспособность.

В главе 2 построены и теоретически обоснованы алгоритмы, применяемые для решения задач комплексной обработки навигационной информации <КОНИ) при автоматическом судовождении.

В п.2.1 рассматриваются особенности КОШ при автоматическом управлении движением судна. Математические аспекты совместной обработки данных ст нескольких измерителей были рассмотрены Розановым Ю.А. Теория комплексной обработки для информационно-измерительных' систем развивалась в работах Челпанова И.Б., Богуславского И.А... В отличие от информационных систем, в системах автоматического управления результат- обработки используется дан выработки сигналов управления судном. Особенность решаемой задачи заключена в том, что си-стона КОНИ является элементом замкнутой системы управления.

в п.2.2 приведен и обоснован новый алгоритм решения задачи ,определения МП судна по счислению с коррекцией по радиоизмерениям. Алгоритм построен на основе концепции выбора модели дрейфа, согласно которой модель ошибки счисления представлена как линейный дреяф. Применительно к широте это условие имеет вид:

- (17ч-1)2ДФ,.=0 (3)

где ч-1- оператор задержки (х(._1«ч~1х(.). дф - ошибка счисления по шроте, с_- константа, не обязательно известная. Для уюта неста-13Юнарзого характера ошибки разработана процедура оптимизации в реа-

б

льном масштабе времени длины интервала п£,нз котором наилучшим образом работает гипотеза о линейном дрейфе. Затем, по найденной длине интервала, определяются поправки к счислению и оценки МП судна: ф^ф^+д^ (4)

где ПТ-(0.1); А" ^ ^ 1 ] ' ЧТ,!САф . Дф) , (6>

Г). = (1+Ь1РЬ_1Ь)-1АР,._1Ь , _ .

измеренная широта судка, ф£- счисленная широта судна, ^(Дф,.. ДФЬ) - вектор поправок; (0,о>;

t ъ

<9фс- приращение широты по данным лага и гирокомпаса между двумя соседними радионавигационными измерениям:!.

В п.2.2 приведено сравнение точности работа алгоритма (4)-(6) и оптималького фильтра Калмаьа и показывается, что разработанный алгоритм менее чувствителен к изменение модели полезного сигнала.

В параграфа 2.3 дано статистическое • определение сбоя и разработана процедура обнаружения и исправления сбоя, в основу которой полокгено правило трех сигм. Алгоритм разработан на основе концепции "модели дрейфа". В параграфе доказано, что после подключения процедуры обнаружения и -исправления сбоев, тсность работы алгоритма коррекции счисления (4)-<6) оказалась практически одинакова по сравнению сс случаем, когда обои в исходной информации отсутствуют.

В п.2.3 приведено решение задачи устранения систематических ошибок из радионавигационной информации, при использовании для этой цел? данных низксорбигных спутниковых радионавигационных систем.

у' Точность перечисленных выше алгоритмов зависит ст длительности линейного участка ошибки счисления, которая в свою очередь зависит как от ошибок измерителей,, так и от уюта в формулах счисления не измеряемых компонент, например, боковой скорости судиа относительно воды Уу.Боковая скорость возникает Ьа счет вотрозогс воздействия;

7

"проскальзывания" судна ири выполнении иапевра, а при работе с активными средствами управления за счет боковых тяг. Для учета этих обстоятельств в п.2.4 разработан подход к построению оценок боковой и продольной скорости, в основе которого лежит нелинейная модель динамики судна. Оценки му и получаются путем интегрирования методом Эйлера системы нелинейных уравнений! движения судна. Именно:

V =V +h V ; V '»V +h V

Xi + 1 " Xi Xi + 1 Yi + V yi yi + l

17)

V -f (V ,V .P ,R .U) . . i) ; .V -f (V .V ,P ,R .w ,i); Xi + 1 X Xj Yi Xj . Xl- 1 Yi + i Y Xi Vi yj' Yi v

с начальными условиями:

V =0 ; V -0; V -0; V -0. "о . Уо хо 'о

где w.- оце: ка угловой скорости: Рх, Fy - управлящг"» силы,- 1Х .к

- оценки ветровых воздействий ; fx.fy - функции описывающие продоль-и поперечное движения судна (Первозванский A.A.). Полученные оценки скорости используются в алгоритее счисления и КОНИ.

Используемый подход существенно увеличил не только точность счисления, но и, кэк показано в главах ¡3-4, точность судовождения.

. В п.2.5 приводятся результаты морских испытаний иллюстрирующие работу системы комплексной обработки информации. В параграфе дана методика оценки точности работы системы КОНИ и приведены значения этих оценок при различной конфигурации источников информации. Так,-точность оценок МП по алгоритму.коррекции счисления по донным непрерывной РНС "Лоран-С" при систематической ошибке не превышающем', lü ковров vT случайной 50 метров, составила 20-25 tветров. Точность определения МП судна по данным одиночного спутника "Транзит" и счисления составила 300-200 метров при сродном интервале между измерениями 7U-80 г,ишут. Точность работы полной системы КОНИ ("Лоран-С" -"Транзит" - счисление) при систематической сшибке "Лоран-С" 250 метров состав.-яа 50 метров.

В п.2.5 приведены методика уточнения коэффициентов нелинейной кодглл и результаты сравнительных испытаний, подтверждающие ¡^фиктивность использования сценок поперечной скорости. Точность счисления при учете боковой скорости возрастет в 1.5-2 раза.

О

В главе 3 предложена и исследована ноаая концепция к ' построению системы автоматического управления движением судна (АСУД) по заданной траектории <ЗТ), заключающася в том, что судно рассматривается как исполнительный орган, который управляет движением центра масс (ЦМ> судна относительно ЗТ. Изменепие положения ЦЧ судна происходит путем изменения курса. Применение подхода позволило построить систему автоматического управления

движением в условиях использования минимального набора датчиков.

В п.3.2 решена и исследована задача синтеза регулятора управления движением судна по 31. Для применения предложенного метода, изменения отклонения от путевого угла траектории описываются следующим уравнением:

ДЧГ . ш - б> О

где и - скорость изменения курса судна,"0=dA/dt - скорость изменения путевого угла траектории, котораярассматривается как внешнее воздействие.. Тогда, отклонение курса судна от путевого угла А записывается как

AW = АЧГ +АЧГ . (9)

ГД"! ДЧ^ЧГ-ЧГ3, ДЧ'=<К3-А: ЧГ - ТОКУЩЯЯ КУрС; W3- ЗЭДаННЫЙ авторулевому (.'.) курс сформирован следующим образом:

W3= А + ДЧГ3+ arctgl (u_+V )/V ) (10)

•7 У *

где и^ - скорость сjoca относительно ЗТ, получена из алгоритмов

КОНИ: vx- скорость судна относительно вода; vy- оценка боковой скорости, получена из уравнений (7):

A4r3=-i-k ,, |. к ДЧГ +к « . ' (11)

V 2 "

х

. Г, - отклонение, <■> - углевая скорость; к . - КОЭффИЦИвНТЫ,

мшимизируюшио линейно-квадратичный критерий.

Приведены результаты численного моделирования системы управления (10-11). Результата моделирования показали, что разработанный регулятор движения судна по траектории обладает свойством инвариантно -ста как по отношен;™ к типу профиля, так и по отношению к скорости судна. Эти свойства подтверждены результатами морских испытаний. В п.3.3 приведены результаты морских испытаний. Система

9

управления движением судна исяытызалась и эксплуатировалась на судах типа "Морской геолог" и "Сэвморгеология" при волнении моря от 1 до 6 баллов, скоростях хода от 1 до 16 узлов, наличии за бортом различных . буксируемых устройств, различной конфигурации РКС. Ео всех случаях точность прохождания 31 получона не хуже 30 метров. В п.3.3 приведон пример,, показывающий эффект от включения оценок боковой скорости (7) в систему управления движением судна.

Разработанная в главе концепция позволила построить регулятор движения судна по ЗГ с использованием миню эльного набора датчиков; производить независимую настройку авторулевого ' и ЗУ движением судна по траектории. Использование опенок Уу повысило точность работы системы управления,расширило диапазон скоростей и ветровых воздействий, при которых регулятор сохраняет работоспособность. При реализации для устранения возможных автоколебательных рзжимов введена зона нечувствительности по отклонению от заданного курса..

В четвертой главе развивается " концепция, предложенная в пра ждущей главе ; По згой концепции' судао рассматривается как исполнительный орган,который управляет движением ЦМ судна. Данный подход применяется к синтезу ЗУ движением судна на малых ходах, при использовании в качестве активных средств управления выдвижных дакжетельно рулевых колонок (ЕДРК). ВДРК представляет собой систему, создающую как поперечную управляющую силу ру , так и продольную силу рх. Изменение Рх. р может осуществляться не только за счет изменения тяги, но и за счет изменения, угла поворота колонки.

Решается задача позиционирования,сформулированная следующим образов: по данным, поступающим от гирокомпаса, РНС, датчика скорости и направления ветра трэбуется вырабатывать такие упоры и моменты, чтобы судао удерживалось в точке с заданными географическими коор-дкнаташ. Изменение положения ЦМ происходит за счет изменения курса V,- продольной и подаречной скоростей судна -Уу.Дкярэализаттии

требуемых параметров движения судна V3, V®, уу разработаны регуляторы этих компонент,'рассчитывающие значения продольного и поперечного упоров <Р®. Р®) и номента н3.

■ В.¿4.2 разработан и обоснован алгоритм пересчета' требуемых значения момента, . продольной и поперечной сил в углы и тяги ВДйГ дгя конфигурации активных средств управления, принятой на судах

'. 10 ■•-.■ ; -..'■• " ; = :■ ' •• '.'' ''

«

типа "Сезморгеология".

Параграф 4.3 посвяцзн задачам синтеза регуляторов курса и скоростей. При построении цифрового регулятора курса (ЦРК) используются результаты, полученные в 1 главе. Синтез ЦРК решается, как задача оптимизации критерия качества управления п полосе частот доминирующих внешних возмущеЕИ?:. Закон управления двикением судна' по курсу на малых ходах аналогичен ЗУ (1). Однако, в отличие от ЦАР, где органом управления являлся руль, в данном случае используются ВДРК. В параграфе приводятся результаты моделирования, которые показывают, что разработанный на основе этого подхода цифровой регулятор курса позволил сохранить оптимальные свойства управления в полосе возмущающих воздействий и уменьшить влияние изменения гидродинамики на качество управления.

В п.4.3 разработан регчлятор управления боковой и продольной скоростями судна. Здесь как и в главе 2, для оценки их значений применяется нелинейная модель динамики судна. Применительно к продольной скорости регулятор имеет следующий вид:

'V +Р° (12)

03десь р° -сила, необходимая для реализации заданной скорости чх .рх рассчитывается из установившегося решения уравнения продольного движения судаа. ¿х-оценка ЕОтроЕого воздействия на судно. Коэффициент кх1 настраивается по минимальному времени переходного процесса„реакции на ступеньку модели продольного движения

замкнутой на регулятор (12), сценки их и V определяются из (7). Регулятор стабилизации V резшется аналогично.

В н.4.4 проведен синтез закона управления дажниек судаа при позиционировании. Синтез проводится в два этапа. На порвоч зтапю построена система координат позиционирования судна ^о?. Начало системы координат совпадает с заданной точкой, направление оси с; выбрано таким образом, чтобы судку, имеющему курс, совпадающий с Еыбранным направлением, требовалось минимум знергетичееггих затрат на компенсацию внешних возмущений.

На втором этапе производится построение закона управления судном при позиционировании. Ошсание'движения судна получено, исходя из гипотезы об ограниченности скорости изменения координат: И| < С1 , ' |6| < сх (13)

где - константа. Такое предположение о движении, соответствует физическим представлениям о характере внешних возмущений, ограниченности ошибки задания модели.

Исходя из предположения (13), уравнения движения ЦМ судна по каждой из координат записаны следующим образом:

ч-и, «ч (14)

Е-ие (15).

. где е - возмущающее воздействие, и - управление, которое представляет собой задаваемую судну скорость движения по соответствующей координате. ЗУ движением Щ судна по координате ч минимизирует квад-. ратичный функционал и представляет собой пропорциональный регулятор:

и^Ч (16)

Поскольку величина = ограничена, то и выход ч также ограничен. Выбор коэффициента * в критерии осуществляется по минимуму времени переходного процесса 'системы (14) замкнутой на регулятор (16) , при условии ■ ограничения на величину - и. Аналогично построен регулятор по. Е- координате . Для реализации иТ( • и в п.4.4 приведен алгоритм пересчета этих значений в значения ■ V®, V®, т3,. которые подаются на регуляторы продольной и поперечной скоростей судна и ЦРК. Приведенные в параграфе результаты • статистического моделирования показали, что сохраняется высокая ■ точность работы системы управления во всем -диапазоне внешних возмущений (ошибка не превышала 35 метров).

В п.4.5 приведены результата морских испытаний автоматической системы управления движением судна при позиционировании. Испытания проводились на судах типа "Севморгеология" и состояли из 2 этапов. Нз первом этапе проводилась настройка регуляторов курса, продольной и подарочной скоростей. СКО отклонения от заданного курса при волнении моря 4 балла составил 0.6 градуса. Ошибка отработки заданной скорости не.цревышала 0.2 ы'сек.На втором этапе определялась оценка точности работа системы управления, которая составила 30 метров. : В заключении приводятся основные результаты работы. ■ Приложение состоит из 3 частей.

В' горвой часта приведены уравнения движения судна..

Во второй части дано описание реализации системы управления, движением судна.

Третья часть содержит документы о внедрении, акты морских испытания системы управления.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан и исследован новый подход к синтезу цифровых регуляторов курса, в основе которого лежит концепция выбора модели дрейфа. ^

2.Синтезированы и исследованы цифровой регулятор курса судна с помощью руля (авторулевой), цифровой регулятор курса судна с помощью выдвижных движительно рулевых колонок.

3. Разработан и исследован новый подход к комплексной обработке навигационной информации, как элементу замкнутой системы автоматического управления движением судна. Подход опирается нз использование гипотезы о локальной линейности ошибки счисления на конечном ж. гервале.

4. Синтезирована и исследована система КОНИ, работающая в замкнутой системе управления движением судна.

5. Разработана новая концепция .решения задачи синтеза регулятора управления движением судна по траектории, заключающаяся в том, что судно рассматривается как исполнительный орган, который управляет движением центра масс судна.

ь. Синтезирован и исследован регулятор управления движением судна по траектории. Изменение положения ЦИ судна происходит за счет изменения курса.

7. Синтезирован, исследован и испытан регулятор управления движением судна при позиционировании. Изменение положения ВД судна происходит за счет изменения курса, продольной и. поперечной скоростей судна.

3. Разработан и. исследован новый, подход к построению оценок поперечной и продольной скоростей судна, в основе которого лежит интэгр.трование нелинейных уравнений движения судна.

9. Синтезированы, исследованы и испытаны регуляторы поперечной и продольной скоростей судна с помощью выдвижных движительно рулевых колонок.

10. Разработанные законы управления и система комплексной обработай навигационной информации реализованы■ в автоматической системе управления движением судна (АСУД), которая внедрена на судах Министерства геологии СССР.

1-3

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Галошин А.И., Крылов A.B., Кузьмин Ю.И., Хейсин В.Е. Определение местоположения судна по лагу и гирокомпасу с коррекцией по радиоизмерениям. - Л. ВНИИОкеангеология, 1984, 15с. Депонировано в ВИНИТИ. Н5011-84 Деп7 от 12.07.84

2. Крылов A.B., Кузьмин Ю.И., Хейсин B.F. Об адаптивном управлении движением судна. - в Сб.: Изв.. ЛЭТИ , Л., 1984 вып.348. Системы электроэнергетики и управления движением судов, с.39-43.

3. Крылов A.B., Кузьмин Ю.И., Хейсин В.Е. Цифровая система автоматического управления движением научно-иссущовательского судна с помощью руля. - Л.: ВНЙИОкеангеологШ» 1937, 20 с. Депонировано в Б^б "Йоргтехинформреклама", N 787-4Й от 20.10.87.

4. Крылов AiB.f КуаьйИн КЬИ., Система управления движением судна. В 6d< WSiRöMi vi Йсесоюаного &>ве(цания "Автоматизация процзссов упрашйЁйя ТёХнИчэсйШ среДЗШйШ йС&лйдования Мирового океана* 12-16 октября iSÖfa\, бдэеев, е. 128

б. Крылов А*В<, Кузьмин ЮЛЬ, Хёйсин В.Е. Адаптивный робастла авторУлйвой. В теа.докЛ* v Ленинградского симпозиума по теории адайпййьйс сйстем "АдагГНйшые и экспертные системы в управлении", Ленинград^ 1991г<, часть 2 стр.18-20 .

6. Крылов A.B. Регулятор управления движением судна по траектории. В сб.тез.докл. v Ленинградского симпозиума по теории адаптивных систем "Адаптивные и экспертные системы в управлении". Ленинград, 1991г., часть 2, стр.22-24

■7. Крылов A.B., Кузьмин Ю.И. Программное автоматическое управление курсом судна. В сб. "Техника и методика геофизических исследований Мирового океана, Ленинград, 1983.

Подписано к печати !3i>. 9i. Тираж 100 эхз..

Заказ

Отпечатано на ротацринте ЦГМ ЛПГУ ' 195251. Санкт - Петербург, Политехническая ул., 29