Управление положением телеуправляемого подводного аппарата в режиме совместного с носителем движения

• Автор: Егоров, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 366 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕНДЕНЦИИ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НПА, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РЕЖИМАХ СОВМЕСТНОГО ДВИЖЕНИЯ КОМПЛЕКСА НОСИТЕЛЬКАБЕЛЬНПА.

1.1. ДЕижительнорулевэй комплекс НПА

1.2. Математические модели установившегося движения ТПС

1.3. Математические модели динамики ТПС

1.3.1. Особенности анализа свойств ТПС как объекта автоматического управления

1.3.2. Математические модели ТПС с учетом динамики кабеля

1.3.3. Математические модели ТПС для случая свободного НПА

1.4. Анализ применяемых методов синтеза и особенностей

информационного обеспечения СУ движением ПОДЕЭДНЫХ
аппаратов.
Выводы.
2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТПС И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СЗОЙСТВ СИСТЕМЫ
2.1. Математическая модель установившегося движения ТПС
2.2. Расчет сил тяги движителей для режима совместного движения и построение структуры модели ДРК НПА
2.3. Построение динамических моделей ТПС и расчт ПФ
системы.
2.3.1. Математические модели неустановившегося дзиж.ения ТПС
с учтом динамики кабеля и для случая свободного НПА.
2.3.2. Линейные математические модели неустановившегося движения ТПС
Стр.
2.3.3. Расчт ПФ ТПС с учтом кабеля и для случая
свободного НПА.
2.3.4. Определение параметров аппроксимирующего кабель мнсгозвенника.
2.3.5. Получение идентифицированных ПФ ТПС с учтом кабеля
2.4. Методика анализа динамических свойств ТПС и расчета
ПФ системы
3. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СОВМЕСТНЫМ ДВИЖЕНИЕМ НПА.
3.1. Реализация режимов движения НПА
3.1.1. Режим совместного движения
3.1.2. Режим динамического позиционирования
3.1.3. Обобщнные структуры контуров управления положением центра масс НПА.
3.2. Синтез системы управления частотным методом и анализ свойств синтезированной СУ
3.3. Синтез СУ методом обратных задач динамики в сочетании с минимизацией функционалов, характеризующих энергию движения
3.3.1. Синтез алгоритмов управления сепаратных контуров
3.3.2. Исследование сзсйсте синтезированной СУ.
3.3.2.1. Анализ свойств обобщенной СУ и определение допустимых вариантов эталонных моделей
3.3.2.2. Исследование сесйсте СУ с учетом фильтров в цепях измерителей параметров движения НПА.
3.3.2.3. Анализ устойчивости СУ при наличии дополнительных динамических звеньеЕ в контуре ускорения
3.3.2.4. Анализ ошибок синтезированной СУ.
3.3.3. Построение цифровых алгоритмов управления и анализ
Стр.
устойчивости цифровой СУ
3.3.4. Определение параметров алгоритмов управления
3.3.4.1. Расчет параметров эталонных моделей
3.3.4.2. Определение коэффициента усиления внутреннего
контура ускорения.
3.4. Информационное обеспечение системы управления положением центра масс НПА.
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ СУ И УПРАВЛЯЕМОГО ДВИЖЕНИЯ НПА АКВАМО Б СОСТАВЕ ТПС.
4.1. Расчт параметров и исследование сесйств СУ НПА АКВАМО .
4.2. Моделирование управляемого движения НПА в составе ТПС
Вые оды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Б 1 уравнения Лагранжа 2го рода использовались при построении пространственной модели БС. Конечные ОДУ7 записаны в матричном виде при условии пренебрежения членами, содержащими произведения скоростей обобщнных координат. Кроме того, в уравнениях отсутствуют присоединнные массы кабеля. Система нелинейных ОДУ7 полусвязанного типа, описывающих динамику многомерного маятника каждое уравнение системы является уравнением моментов относительно выбранного шарнира. Это позволяет частично разделить переменные и упростить вычисления. Уравнения записываются в разврнутом виде и интегрируются последовательно по звеньям от к 1му. В таком виде, используя в качестве исходных уравнения Лагранжа 2го рода в тензорной форме, в работах Зарецкого ,, получены пространственные уравнения динамики БС. Для решения прикладных задач расчт реакции БПА на маневр судна расчт параметров движения судна по известному движению БПА они существенно упрощаются за счет пренебрежения инерционными членами и произведениями скоростей обобщнных координат члены 2го порядка малости, что справедливо для неустаковившегося движения длинного буксирного троса в еязкой жидкости ,1. Для анализа динамических свойств ТПС е мсдель целесообразно
получить в Еиде связанной системы ода первый вид в матричной форме записи для удобства е решения на ЭВМ и дальнейшего построения линейной модели. ТПС как объекта управления и корректно учитывающую все возможные конфигурации кабеля при нахождении НПА как позади, так и впереди носителя. Модель должна быть построена без упрощающих допущений о малости инерционных членов и произведений скоростей обобщенных ксординат, т. НПА. Для изучения динамических свойств системы и синтеза СУ необходима линейная динамическая модель ТПС, которая может быть получена путем линеаризации нелинейных уравнений относительно невозмущенной траектории. В качестве таксЕой сбычно используется траектория е режиме установившегося движения ТПС. В работах ,1,6 получение линеаризованных уравнений динамики системы с кабелем из нелинейных уравнений производится аналитически с последующей реализацией полученных соотношений на ЭВМ, что требует значительных затрат ка предварительном этапе получения расчетных соотношений. ТПС. Методика получения ПФ системы носителькабельНПА в общем случае пространственная задача учтено углэЕое движение НПА предложена Васильковым В. В. ,. Данная методика весьма трудоемка и требует наличия специального программного обеспечения. Для упрощения исследований динамических свойств ТПС целесообразно выявить закономерности в получаемых для режима совместного движения ПФ и ЧХ ТПС и разработать приближенную методику расчета параметров ПФ. ПФ по переходным процессам, полученным на Еыходе нелинейной динамической модели системы. Количество звеньвЕ аппроксимирующего кабель мнсгсзвенника оказывает доминирующее влияние на временные затраты и трудомкость проведения исследований свойсте ТПС как объекта автоматического управления, т. ОДУ и порядок ПФ системы. В связи с этим актуальной задачей является определение минимального количества ЗЕеньеЕ и их длины для адекватной аппроксимации кабеля многозвенником. Гтт1 где длина стержня Гтщминимальный радиус кривизны отрезка нити как системы с распределнными параметрами. ДЕухзЕенной БС показано, что при моделировании поводка 3 стержнями погрешность определения кссрдинат ходового конца не превышает 0. Еенником с числом отрезков от 1 до равной длины. При 2х, 3х и 4х отрезках рассмотрены случаи как равной, так и неравной их длины. Результаты анализа показывают, что при сравнительно небольшом числе отрезков можно точно определить общую геометрию и результирующее натяжение каната. Следует отметить, что кроме работы в остальных не указан способ разбиения кабеля на звенья. Вопросы выбора параметров аппроксимирующего кабель многозвенника для динамических условий исследованы значительно меньше. В рассмотрено влияние числа аппроксимирующих кабель элементов последовательность шарнирно соединнных стержней и пру1 жин на точность расчета параметров колебаний БС на волнении.