Совершенствование систем управления морскими подвижными объектами на основе идентификации и адаптации

• Автор: Шейхот, Андрей Константинович
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ математических моделей МПО
1.1. Особенности условий функционирования МПО
1.2. Математическая модель водоизмещающего надводного судна
1.3. Математическая модель автономного подводного аппарата
1.4. Математические модели внешних возмущений
1.5. Обобщенная математическая модель МПО
1.6. Выводы по главе
2. Влияние параметрической неопределенности и внешних возмущений на процессы управления МПО
2.1. Качество процессов управления движением МПО
2.2. Линейная система управления движением МПО. Влияние нестационарности и параметрической неопределенности
2.3. Нелинейная система управления движением МПО. Влияние нестационарности и параметрической неопределенности
2.4. Влияние внешних возмущений на процессы управления МПО
2.5. Выводы по главе
3. Адаптивная идентификация параметров МПО
3.1. Метод скоростного градиента в задаче идентификации и управления
3.2. Идентификация параметров МПО с помощью настраиваемой модели
3.3. Влияние внешних возмущений на процесс идентификации
3.4. Система параметрической идентификации МПО с адаптацией к уровню внешних возмущений
3.5. Выводы по главе
4. Адаптивное управление МПО с эталонной моделью

4.1. Адаптивное управление МПО с явной эталонной моделью
4.2. Нелинейное управление МПО с неявной эталонной моделью
4.3. Нейросетевое управление МПО с неявной эталонной моделью
4.4. Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Морские подвижные объекты (МПО) представляют собой практически важный класс динамических систем, функционирующих в условиях значительного влияния внешней среды. К МПО относятся, в первую очередь, наиболее распространенные водоизмещающие суда, суда с динамическим принципом поддержания (на воздушной подушке, на подводных крыльях), подводные аппараты-роботы, поисково-разведочные комплексы и др. [1,1, 21, 26, 27, 34-36, 53, 68, 69, 89, 93]. Одной из важнейших проблем, связанных с построением и эксплуатацией МПО, является создание высококачественных систем управления, обеспечивающих желаемую динамику переходных процессов и точность отработки программных траекторий движения.
Движение МПО по поверхности или в толще водной среды обладает рядом существенных особенностей, которые в значительной мере затрудняют построение системы автоматического управления его движением. К этим особенностям относятся:
- нестационарность МПО;
- нелинейность уравнений динамики;
- многомерность и многосвязность;
- структурно-параметрическая неопределенность;
- наличие внешних возмущений.
Нестационарность МПО выражается в изменении его параметров с течением времени, связанных, например, с загрузкой судна, изменением характеристик обтекаемости поверхности судна (в частности, при обрастании корпуса) и другими факторами.
Нелинейность уравнений динамики МПО является следствием более общих уравнений движения твердого тела в пространстве, например, уравнений Лагранжа 2-го рода [9, 26, 39, 40, 41]. Кроме того, нелинейность моделей МПО в существенной мере связана с влиянием внешней среды, в

Конкретные значения параметров передаточных функций судна, ПИД-регулятора и рулевой машины даны на структурной схеме (рис. 2.1), выполненной в среде математического моделирования МаЙаЬ БшшНпк. Здесь заданный курс обозначен как ХоД), фактическое значение курса судна — х(1). Положение руля 5(1) обозначено бекаД). Управляющее воздействие, формируемое регулятором - иД).
На рис. 2.2 - 2.4 показаны графики переходных процессов в системе автоматического управления курсом при следующих номинальных значениях параметров судна ко Т0 Д) ,Т2 (табл.2.1):
Таблица
Параметр судна ко То Ті Т2
Значение 0.3 9.8 3
Параметры регулятора кп , к0 ,к] приведены в табл.2.2.
Таблица
Параметр регулятора кп ко кі
Значение 1 1
Параметры рулевой машины кга , Тт приведены в табл.2.3.

Параметр рулевой машины кщ тт
Значение
Как видно из приведенных графиков, при номинальных значениях параметров и отработке программного курсового угла, равного 10 град., время переходного процесса приблизительно равно 75 с. Перерегулирование составляет около 38 %. Процесс достаточно хорошо демпфирован.
Максимальное отклонение руля составляет около 13 град. Максимальное значение выходного сигнала ПИД-регулятора составляет примерно 15 В. Все внутренние координаты системы управления быстро затухают.
На рис. 2.5 - 2.7 показаны графики переходных процессов х(ф, 5(1), и(1)
в системе управления курсом при значении параметра Тт