Информационное обеспечение оптимизации процессов управления судном в условиях изменяющегося судового хода

• Автор: Лутков, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Информационное обеспечение процесса моделирования судна как

нелинейного объекта управления.

1.1. Особенности управляемости водоизмещающего судна при движении в условиях изменяющегося судового хода
1.2. Математическая модель динамики водоизмещающего судна как нелинейного управляемого объекта.
1.3. Информационное обеспечение и моделирование динамики водоизмещающего судна, неустойчивого на курсе

1.4. О параметрической настройке стабилизатора судна на

Выводы по первой главе.

2. Алгоритмы и программы для расчета параметров авторулевых на основе

спектральных методов.

2.1. Алгоритм и информационное обеспечение для синтеза авторулевого
по заданному спектру матрицы замкнутой системы управления судном
2.2. Информационное обеспечение и синтез оптимального
стабилизатора судна на курсе
2.3. Информационное обеспечение процедуры декомпозиции матриц
при модальном синтезе системы автоматического управления судном
2.4. Алгоритм и программное обеспечение робастной система
управления для судов, работающих на закрепленных линиях
2.5. Обеспечение помехозащищенности вектора переменных состояния подвижного объекта, находящегося под воздействием случайных сигналов, с помощью фильтра Кал мана
Выводы по второй главе
3. Алгоритмы синтеза авторулевых для водоизмещающих судов в классе
дискретных систем
3.1. Особенности синтеза дискретных систем управления динамическими объектами.
3.2. Информационное обеспечение и оптимизация авторулевых в классе дискретных систем при заданных граничных условиях.
3.3. Оптимизация процесса маневрирования судна в классе дискретных систем
3.4. Информационное обеспечение и оптимизация процесса приведения гирокомпаса в меридиан на основе псевдоинверсного алгоритма синтеза оптимальных дискретных систем.
Выводы по третьей главе.
4. Оптимизация процессов управления судном с учетом течения и волнения
водной поверхности.
4.1. Задача Цермело и ее информационное обеспечение
4.2. Программная поддержка решения задачи управления движением судна с учетом течения
4.3. Особенности управления судном на волнении. Энергетический спектр морского волнения
4.4. Информационное обеспечение и синтез регулятора, минимизирующего на волнении средний квадрат угла рыскания судна.
Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Список использованных источников


Основные выводы и положения диссертационных исследований внедрены на объектах водного транспорта, что подтверждено актом о внедрении, а также используются в процессе чтения учебного курса Оптимизация режимов движения судов на судомеханическом факультет в СПГУВК и при проведении учебных занятий в Государственной морской академии им. Ф.Ф. Ушакова. Апробация работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались на Международной научно практической конференции, посвященной 0летию Санкт Петербурга Безопасность водного транспорта , сентябрь г. Эксплуатация судовых механических установок Государственной морской академии им. Ф.Ф. Ушакова. Публикации. Основные положения диссертационных исследований опубликованы в 8 печатных работах, перечень которых приведен в библиографическом списке, помещенном в диссертации. Информационное обеспечение процесса моделирования судна как нелинейного объекта управления 1. Управляемость судна способность двигаться по заданной траектории или менять направление движения вполне определенным образом, отвечающим намерениям судоводителя 2. Свойство управляемости является одним из главных факторов, определяющих эффективность эксплуатации и безопасность плавания в условиях изменяющегося судового хода. Особые требования предъявляются к управляемости судов, эксплуатируемых на внутренних водных путях, где требуется обеспечить высокий уровень безопасности при движении по узким и извилистым фарватерам, на мелководье, в условиях сильных течений и существенных ветровых воздействий. При плавании в ограниченных акваториях портов, на шлюзованных участках водных путей особые требования предъявляются к маневренным качествам, поворотливости, управляемости при движении по инерции, на заднем ходу и др. Необходимость обеспечения устойчивости судов на курсе и улучшения поворотливости в тяжелых путевых условиях требует решения комплексной технической задачи, с одной стороны, средствами и методами проектирования судов, а с другой путем автоматизации технологических процессов, определяющих качественные показатели режимов движения в сложившихся условиях плавания. Сложность динамических процессов управления судном требует создания информационного обеспечения, позволяющего на качественно новом уровне, с использованием современных компьютерных технологий, решать задачи оптимизации технологических процессов управления сложным динамическим объектом, моделировать поведение судна в сложившихся путевых условиях с целью обеспечения безопасности и безаварийности плавания. В настоящее время вопросы управления режимами движения судов и, в частности, режимы работы систем управления судном на курсе стабилизации, программного управления, следящий режим, управление по модели и др. На речных и морских судах используются рулевые управляющие комплексы, где авторулевой является лить их составной частью. В зависимости от устройства авторулевого, процесс в замкнутой системе стабилизации судна на курсе может осуществляться по одному или нескольким переменным состояния, которыми являются угол отклонения судна от курса р, первая и вторая производные от него, интеграл от угла отклонения. При этом используются ПИДрегулятор, обеспечивающий минимизацию критерия качества, характеризующего технологический процесс управления подвижным объектом в условиях изменяющегося судового хода. Критериями качества могут быть как показатели, характеризующие переходный процесс в системе перерегулирование, допустимое число колебаний при выходе судна на заданный курс в процессе маневрирования, требования к запасу устойчивости и быстродействию во временной и частотной областях, так и комплексные критерии, дающие оценку некоторых обобщенных свойств, учитывающих определенные интегральные показатели в форме функционалов. Энергоемкие технологические процессы на судах транспортного и пассажирского флота могут быть значительно усовершенствованы с помощью оптимальных регуляторов . При построении современных систем управления судовыми объектами возникает проблема удовлетворения требованиям, предъявляемым к их динамическим свойствам. Содержательные методы синтеза развиваются на базе использования методов теории устойчивости и оптимальных процессов 1, 3.