Разработка информационной модели и алгоритма управления приводом судового рулевого устройства

• Автор: Соловьев, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 114 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ РУЛЕВЫХ ПРИВОДОВ

1.1. Общая характеристика рулевых приводов

1.2. Моделирование динамики рулевых приводов

1.3. Анализ динамики по результатам натурных экспериментов

1.4. Выводы по главе

Глава II. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРИВОДА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ В ВИДЕ МАТРИЦЫ КООРДИНАТ СОСТОЯНИЙ

2.1. Организация следящего режима работы рулевого привода

2.2. Оценка экономической эффективности

2.3. Разработка информационной матрицы прогнозируемых состояний

2.4. Выводы по главе II
Глава III. АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ ПРИВОДА РУЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ
3.1. Разработка алгоритма управления приводом с использованием его матричной модели
3.2. Некоторые особенности матрицы координат состояний
3.3. Динамические характеристики процесса позиционирования привода руля
3.4. Выводы по главе III
з
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РУЛЕВОГО ПРИВОДА
4.1. Использование матрицы координат состояний для технической
диагностики привода руля
4.2. Использование частотных характеристик для диагностики технического состояния привода руля
4.5. Выводы по главе IV
Заключение,
Список литературы


Теоретическую основу настоящей работы составили труды отечественных и зарубежных авторов в областях: классической теории управления - Красовский H. I1. Ляпунов А. М. [], Фрейдзон И. Р. [,], Цыпкин ЯЗ. Astrom K. J. [], Barto A. G. [,], Васильев C. H. [-], Поспелов Д. A. [,], Gupta M. M. (intelligent control) [], Jordan M. I., Фейгин M. И. [,], Чиркова M. M. [,,-], White D. A. [-]; управления позиционированием - Красовский A. A. [|, Крутько П. Д. [], Пятницкий E. G. [], Черноусько Ф. Л. [] и др. Научная новизна проведенных исследований состоит в следующих положениях. Предложен способ описания динамики привода руля с помощью информационной матрицы состояний - его динамических возможностей. Предложен алгоритм управления приводом, основанный на экспериментально полученной математической модели в виде матрицы состояний (матричная математическая модель). Покатано, что при наличии информационной матрицы, возможно сформировать управление одиночным управляющим импульсом неопределенной длительности. Время подачи импульса (питания на привод) определяется моментом формирования управляющего сигнала на поворот руля направления от авторулевого или судоводителя. Момент сброса питания определяется через математическую модель, представленную в виде информационной матрицы. Показано, что управление с использованием матрицы заметно улучшает точность и повышает быстродействие позиционирования руля. Показано, что по анализу расположения данных в информационной матрице состояний, а так же по виду амплитудно-фазочастотной характеристики можно учитывать изменение технического состояния привода руля. Предложена методика оперативного обнаружения начальной стадии развития технических неисправностей рулевых приводов. Достоверность результатов. Для разработки матричной модели и отладки алгоритма управления использовались как средства математического моделирования с применением цифровых ЭВМ, так и возможности натурных испытаний. При расчетах были использованы общепризнанные в практике моделирования динамики электроприводов нелинейные математические модели и методы классической теории управления. Разработанный в данной работе алгоритм базируется на классических законах физики и современных идеях интеллектуального управления. Алгоритм управления рулевой машиной был апробирован при испытании авторулевого ЛР- на пассажирском речном т/х «Яков Свердлов». Апробация работы. Материалы, включенные в работу, докладывались на конференции профсссРрско-преподовательского состава ВГАВТ (г. Н.Новгород, г. ВГАВТ (г. Н.Новгород, г. Идентификация систем и задачи управления», СР1Ю' (г. Москва, г. Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Н.Новгорд, г. Нелинейное моделирование и управление» (Самара, г. Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 7 печатиьIX работах [-]. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, содержит 0 страниц текста, рисунков, список литературы из наименований. Первая глава посвящена изучению динамики рулевых приводов по натурным и машинным экспериментам, с целью создания математической модели привода и алгоритма управления его позиционированием. В главе показано, что для исследования динамики приводов можно использовать любую из рассмотренных моделей, однако, использование таких моделей в системе управления с целью прогнозирования величины перекладки руля не представляется возможным из-за того, что динамика привода, как показывает анализ осциллограмм натурного эксперимента, существенно зависит от внешних условий, оценка которых невозможна из-за отсутствия соответствующих датчиков. Во второй главе рассматривается задача организации следящего режима управления рулевым приводом с помощью ЭВМ и предлагается методика создания математической модели привода для использования её с целью прогнозирования состояния при реализации импульсного управления. В третьей главе разрабатывается алгоритм управления позиционированием привода руля направления, основанный на использовании знаний, заложенных в матричную модель привода.