Организация пространственного движения автономного подводного аппарата при траекторном обследовании объектов, областей, физических полей

• Автор: Киселев, Лев Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 201 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1 Организация пространственного движения АНПА

и задачи управления движением

1.1 Общая структура системы управления движением .

1.2 Формальная модель пространственного движения АНПА

1.3 Управление движением АНПА на основе жестких циклических программ и алгоритмов .

1.4 Выбор трассы при сложном рельефе дна .

1.5 Организация движения и особенности навигационной коррекции при переходах АНПА в удаленный район

1.6 Организация движения при поиске и обследовании протяженных объектов.

1.7 Управление движением и ориентацией АНПА в малой области пространства

1.8 Управление движением при траекторном обследовании полей и
их локальных аномалий
1.9 Коррекция и адаптивная настройка параметров управления .
Глава 2 Динамическая модель АНПА
2.1 Уравнения пространственного движения .
2.2 Гидродинамические характеристики
2.3 Характеристики управляющих воздействий .
2.4 Имитационная динамическая модель ИДМ
Глава 3 Управление движением АНПА при поиске и
траекторном обследовании объектов
3.1 Стабилизация и коррекция курса при осуществлении жестких или
циклических программ
3.2 Позиционная коррекция счисленных координат .
3.3 Коррекция движения при маневрировании в малой области и позиционировании в точке.
3.4 Поиск и отслеживание протяженного объекта
3.5 Управление движением, ориентацией и позиционированием при обходе объекта по контуру .
Глава 4 Осуществление траекторий движения АНПА
по обобщенным ориентирам полей и их аномалий
4.1 Задача управления на основе априорных данных о структуре поля
4.2 Управление движением при поиске и отслеживании изолиний поля
4.3 Управление движением в поле аномалии .
Глава 5 Адаптивная коррекция параметров системы
управления движением АНПА
5.1 Основные свойства и задачи управления
5.2 Динамические свойства АНПА. Устойчивость движения и алгоритмы коррекции .
5.3 Адаптивная коррекция управления при обобщенных возмущениях
Глава 6 Использование теоретических выводов для решения
практических задач управления движением АНПА
Заключение
Приложение
Литература


В АНПА CR- [9,0], созданном на основе сотрудничества между ИПМТ ДВО РАН и Шеньянским институтом автоматики (КНР) для глубоководных геологических исследований, функции управления осуществляются с помощью промышленных процессорных модулей фирмы WinSystems и специально разработанного интерфейса. В структуре системы управления использованы элементы многозадачной программной среды и отображения накапливаемой информации. Аналогичный подход к построению системы управления принят в AHIIA ОКРО-бООО, созданном по совместному проекту ИПМТ ДВО РАН с Южно-корейской корпорацией DAEWOO. Более подробное описание и характеристики аппаратов приведены в Приложении, а также в других разделах работы. Сотрудничество с французской фирмой IFREMER было посвящено разработке концепции многоцелевого аппарата для широкомасштабных океанографических измерений, в частности, для акустического профилирования дна и гравиметрии. В рамках творческого соглашения был разработан проект AUV ’’SKAT-NEO” [,], в котором предусматривалось использование средств комплексной навигации и методов управления, позволяющих осуществлять прецизионное движение аппарата. К области нетрадиционных применений относятся проекты аппаратов TSL (Tunnel Sea Lion) и Solv-AUV. Автономно-привязной аппарат TSL, созданный по совместному инициативному проекту с фирмой Marine Hibbard (США), предназначен для инспекции водозаполненных тоннелей, водоводов, но может быть использован и для обычных целей при обследовании бухт и прибрежных акваторий. Аппарат оснащен системами, позволяющими осуществлять осевое движение вдоль тоннеля и позиционирование с осмотром и визуальным отображением стенок водовода. Солнечный” аппарат Solv-AUV, принципиальные аспекты которого исследованы в работах [,], разрабатывается по проекту, инициированному на основе совместного соглашения с Нью-Хемтиирским университетом (США). Проектом предусматривается использование аппарата для длительных автономных океанографических измерений в Океане в режиме регулярного всплытия на поверхность для подзарядки солнечных батарей. Использование новой энерготехнологии и нестандартной конструкции приводит также к принципиально иным решениям при выборе методов навигации и управления. Приведенный краткий обзор зарубежных и отечественных АНПА позволяет сделать вывод о том, что в организации систем и общих принципах управления преобладающими являются тенденции к многозадачным структурам и адаптивным методам осуществления сложных пространственных движений. Разнообразие задач управления движением требует их адекватного описания и использования динамических моделей, учитывающих особенности самого аппарата как объекта управления и, кроме того, функциональные особенности систем, дипамические требования и условия внешней среды. Для формирования алгоритмов управления во многих случаях требуется интегральная обработка данных, поступающих от различных систем, в частности, навигационной системы, системы технического зрения, системы поиска и обнах>ужения объектов. АНПА. Решению указанной проблемы посвящена настоящая работа. В работе впервые представлено в систематизированном виде и теоретически обобщено многообразие задач управления движением для универсального АНПА, что отражено в его структуре и методах управления движением. В работе в достаточно полном виде отражены реальные свойства систем, навигационные и динамические требования, особенности формирования и осуществления пространственного движения аппарата в толще воды и вблизи дна. Полученные в работе теоретические выводы основаны на опыте создания обзорно-поисковых и обследовательских АНПА в ИПМТ Л ВО РАН. Работа осуществлялась на основе ряда государственных и региональных научных программ, Заданий Правительства и программам международного сотрудничества. Полученные в работы результаты дают более общее и полное представление о задачах и методах управления пространственным движением АНПА, что позволяет использовать их при создании новых достаточно универсальных аппаратов и разработке перспективных проектов. Таким образом, диссертация посвящена исследованию и решению новой научно-технической проблемы, имеющей важное народо-хозяйственное значение.