Моделирование динамики и разработка систем управления судов с колесным движительно-рулевым комплексом

• Автор: Мерзляков, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Состояние и проблемы управления технологическими процессами на судах

1.1 Новое поколение судов с КДРК

1.2 Повышение эффективности эксплуатации судов за счет внедрения информационных технологий
1.3 Современная аппаратная база систем управления и контроля техническими средствами судна

1.4 Управление движением судна. Проблемы и решения

1.5 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. Математическая модель судна с колесным движительно-рулевым комплексом и синтез алгоритмов управления его движением.

2.1 Математическая модель судна с колесными гребными движителями

2.2 Динамические характеристики судна с КДРК при ручном управлении
2.3. Разработка алгоритма управления движением колесного
судна «виртуальный руль»
2.4 Синтез алгоритма управления движением судна с КДРК по заданной траектории.
2.5 Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. Обоснование параметров алгоритма движения по заданной траектории и исследование их влияния на качество управления
3.1 Обоснование параметров алгоритма управления движением колесного судна
3.2 Оптимизация времени ожидания реакции системы корпус-движитель для судна с К ДРК
3.3 Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Разработка систем контроля и управления для судов с колесным движительно-рулевым комплексом
4.1 Теоретические обоснования создания средств контроля и управления параметрами движения судна с КДРК
4.2 Разработка системы контроля для судна «Сура»
4.3 Разработка макета системы управления движением судна с
КДРК с использованием алгоритма «виртуальный руль»
4.4 Система контроля и управления речным пассажирским
судном с КДРК
4.5 Принцип построения интерфейса судоводителя системы контроля и управления речным пассажирским судном
4.6 Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
На современном этапе научно-технического прогресса совершенствование всех видов человеческой деятельности связано с бурным развитием информационной техники и технологий, а так же с их применением для выполнения, как отдельных производственных операций, так и управления производственными процессами в целом. Поэтому информатизацию и компьютеризацию современных судов следует рассматривать, как стратегическое направление научно-технического прогресса, на котором должна и будет решаться проблема по обеспечению безопасности судовождения.
Решение большого числа разноплановых задач в рамках этой концепции на объектах водного транспорта сталкивается с рядом проблем.
Сегодня в эксплуатации находится большое количество пассажирских судов разных типов, срок эксплуатации которых составляет более 25 лет. Эти суда были спроектированы и построены на иностранных верфях (в Германии, Словакии, Венгрии, Австрии), многие — в 50-60-е годы прошлого столетия. Их оборудование модернизируется и заменяется по мере износа. Но ремонт оборудования все чаще наталкивается на серьезные трудности в связи с отсутствием запасных частей, а модернизация, в том числе и средств контроля и управления, затруднительна из-за того, что механизмы и агрегаты, установленные при постройке этих судов невозможно включить в современные системы автоматизации.
Безусловно, кардинальным способом обновления парка флота является строительство новых судов и вывод из эксплуатации физически и морально устаревших. Здесь уже на этапе проектирования можно заложить любые требования и к оборудованию и классу автоматизации нового судна. Тем не менее, несмотря на государственную поддержку судостроения, строительство новых судов ведется в основном для морских перевозок, а судостроение для внутрен-

4. Рассмотрены пути решения основной задачи - управление судном (проблемы, решения).
5. Определены цели и задачи автоматизации судна, обоснован комплексный
подход к системе управления судовыми техническими средствами.
Таким образом, можно определить цель работы, как повышение надежности и безопасности эксплуатации судов с КДРК за счет разработки эффективных алгоритмов управления движением судна и интегрированной информаци-онно-управляющей системы, обеспечивающей управление техническими средствами судна и реализацию указанных алгоритмов.
Для достижения намеченной цели потребуется решить следующие задачи:
- разработать математическую модель судна с КДРК;
- провести компьютерное моделирование в среде МАТЬАВ для всестороннего изучения динамических характеристик судна с КДРК;
- синтезировать алгоритмы управления движением судна с КДРК с высокими качественными показателями;
- провести теоретическое обоснование способа контроля вектора тяги и получить выражения для расчета его величины и направления;
- для оценки качества управления судном при использовании алгоритма «виртуальный руль» создать макет системы управления и провести натурные испытания;
- разработать программные, структурные и схемотехнические решения интегрированной информационно-управляющей системы судна и ее отдельных узлов;
- решить ряд практических задач по созданию и внедрению интегрированной информационно-управляющей системы судна.