Управление движением морских судов с учетом неопределенностей в задании внешних возмущающих воздействий

• Автор: Смирнов, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Актуальность проблемы, цели и основные результаты исследований
2. Общее обсуждение задач, рассматриваемых в работе
3. Краткий обзор публикаций по теме диссертации
ГЛАВА 1. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СУДАМИ С НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ В ЗАДАНИИ ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
1.1. Математические модели систем управления судами
и режимы их функционирования
1.2. Задачи синтеза стабилизирующих управлений при наличии неопределенных возмущающих воздействий
1.3. Параметрическая минимизация размера множества
реакций на допустимые возмущения
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ БАЗОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ПО СОСТОЯНИЮ
С УЧЕТОМ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ
2.1. Оптимизация размера минимального инвариантного эллипсоида с обеспечением желаемых модальных свойств
2.2. Синтез управлений, удовлетворяющих дополнительным динамическим требованиям при действии
ступенчатых возмущений
2.3. Вопросы синтеза цифровых базовых
законов управления

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ
ДЛЯ МОРСКИХ АВТОПИЛОТОВ
3.1. Нелинейные уравнения динамики морских судов, представляющие движение по курсу
3.2. Задача управления движением судна по заданному курсу при наличии неопределенных
возмущающих воздействий
3.3. У чет дополнительных динамических требований
при синтезе автопилотов
3.4. Стабилизация курса судна цифровым регулятором
при учете воздействия внешних возмущений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
1. Актуальность проблемы, цели и основные результаты исследований
Уровень развития современных компьютерных технологий, непрерывный рост вычислительных мощностей, появление новых инструментальных программных средств — все это способствует повсеместной автоматизации функционирования механических объектов различного рода с использованием автономных бортовых систем с цифровой реализацией.
В частности, это позволяет устанавливать на современные морские подвижные объекты высокоэффективные системы автоматического управления движением, тем самым облегчая и делая более безопасным для человека выход в открытое море. Такие системы позволяют снизить возможность возникновения аварий из-за человеческого фактора, более экономно расходовать энергетические ресурсы, точно следовать по заданным маршрутам, огибая различные препятствия, компенсировать влияние действующих на него возмущений с учетом особенностей динамики судна.
В связи с этим возникает ряд содержательных и формализованных задач, связанных с проектированием систем автоматического управления движением, а именно: задачи минимизации времени совершения маневра и расхода топлива, задачи построения оптимальных траекторий движения, проблемы подавления внешних воздействий, порождаемых порывами ветра и волнения моря. Чаще всего, все эти задачи эффективно решаются по отдельности, однако на практике зачастую приходится иметь дело с несколькими задачами одновременно.
Особого внимания заслуживает ситуация, когда в рамках формализованного задания внешних возмущений имеются неопределенности, и система управления должна не просто их компенсировать в определенном
влияющее на движения замкнутой системы управления (1.2.3), (1.2.4), является элементом нормированного пространства 91 с нормой ||w||r.
Введем в рассмотрение допустимое множество 91wa с 91 возмущающих воздействий, определяя его соотношением
3twe={w(/)e$H:|Mlr£w0}, (1-2-5)
где и>0 > 0 - заданное конечное вещественное число.
Будем считать, что пространство 91 таково, что ему так же принадлежат и реакция e(t) замкнутой системы (1.2.3), (1.2.4) на действие возмущения w(/) е 91, которая определена однозначно. Таким образом, математическая модель указанной системы при нулевых начальных условиях по векторам состояния х и б определяет линейный оператор L: 91 —> 91. При этом совокупность
91 еа = mwa) = (е(0 е 91: е = Z(w)} (1.2.6)
будем называть множеством реакций на допустимые возмущения.
Отметим, что в силу асимптотической устойчивости нулевого положения равновесия замкнутой системы (1.2.3), (1.2.4), множество реакций будет ограниченным [98] по норме пространства 91, т.е.
91еас91са={е(Ое91:||е||г<е0}, (1.2.7)
где е0 > 0 - некоторое конечное вещественное число.
Определение 1.2.1. Радиус е0 шара 91^ в соотношении (1.2.7) будем называть размером множества 91еа реакций на допустимые возмущения, если это число определяется условием
е0= sup \L(yv)\r.
we9i„a
Очевидно, что для фиксированной математической модели (1.2.3)