Разработка тестовых моделей управляемости судов и алгоритма импульсного управления курсом

• Автор: Гурылев, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 123 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. ОЦЕНКА УПРАВЛЯЕМОСТИ СУДОВ НА МАТЕ

МАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ.

1.1. Математическая модель управляемого на курсе водоиз мешающего судна

1.2. Показатели управляемости расчетных моделей судов

Глава 2. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ МА

ТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ УПРАВЛЯЕМЫХ НА КУРСЕ РЕЧНЫХ СУДОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕ

2.1. Оценка адекватности расчетных моделей объекту

2.2. Оценка возможной погрешности идентификации

2.3. Параметрическая идентификация математических моде лей

2.4. Результаты идентификации
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СУДОВ, ПЛОХО
УПРАВЛЯЕМЫЕ ПДРЕГУЛЯТОРОМ
3.1. Выбор настройки ПДрегулятора
3.2. Модели, плохо управляемые ПДрегулятором
Глава 4. РАЗРАБОТКА АЛХЭРИТМА ИМПУЛЬСНОГО
УПРАВЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫМ ВОДОИЗМЕЩАЮЩИМ СУДНОМ НА ЗАДАННОМ КУРСЕ
4.1. Анализ основных способов удержания на заданном курсе
водоизмещающего судна
4.2. Определение минимального количества параметров им
пульсного управления
4.3 Влияние вариаций управляющих параметров на качество
управления
4.4. Влияние шумов на качество управления
Глава 5. ХАРАКТЕРИСТИКИ УПРАВЛЯЕМОГО ЭВМ РУ
ЛЕВОГО ПРИВОДА
5.1. Математическая модель следящего электрогидравличе ского рулевого привода
5.2. Причины искажений характеристик рулевого привода
Заключение
Список литературы


Предмет исследования: методы управления движением во-доизмещающего судна в режиме стабилизации курса. Целью работы является повышение качества автоматического управления при стабилизации курса водоизмешающего судна в условиях неблагоприятного состояния внешней среды путем создания новых более эффективных алгоритмов управления. ЭВМ и даны рекомендации к их устранению. На основании натурных данных показано, что существующие математические модели с несколькими нелинейными членами в уравнениях не имеют преимуществ но сравнению с моделью с одной нелинейностью при описании движения судна по обычному маршруту. Все модели, для достижения адекватности объекту на рассматриваемом участке пути, в равной степени нуждаются в подборе коэффициентов в уравнениях. Математическая модель с одной нелинейностью, при условии подбора коэффициентов в уравнениях, достаточно точно описывает изменение курса на конкретном участке пути, так что набор моделей с соответствующими коэффициентами может имитировать влияние внешних условий на управляемость судна. Известные модели, в том числе учитывающие глубину воды, хорошо управляются ПД-регулятором, т. Для испытаний алгоритма управления разработаны модели, аналогичные известным по диаграммам управляемости, но плохо управляемые ПД-регулятором. Разработан алгоритм импульсного управления стабилизацией курса водоизмеїцающего судна с качеством, аналогичным ручному управлению на всех рассмотренных моделях, в том числе при введении ветровых воздействий. Теоретические исследования входили в план работ, поддерживаемых Российским фондом фундаментальных исследований (проект № - -4). Обоснованность и достоверность результатов. Моделирование динамики судов проводилось с помощью общепризнанной в теории корабля модели движения водоизме-щающего судна. При создании алгоритма управления использовались результаты экспериментальных исследований нелинейных характеристик судна. Эффективность предлагаемых алгоритмов управления проверена методами математического моделирования на тестовых моделях, имитирующих влияние сложных внешних условий на управляемость судна и полученных на основании анализа экспериментальных данных. Практическая ценность. Материалы данной работы могут быть использованы при создании современного интеллектуального авторулевого для речных водоизмещающих судов. Апробация работы. II Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Нижний Новгород, г. Волжской Государственной Академии Водного Транспорта (г. Нижний Новгород, г. III Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Нижний Новгород, г. XIII симпозиуме "Динамика виброударных (сильно нелинейных) систем" (г. Москва, г. УП международном семинаре "Устойчивость и колебания нелинейных систем управления" (г. Москва, ИПУ, г. XXIX Всероссийской конференции по управлению движением морских судов и специальных аппаратов (г. Рыбинск, г. Публикации. Основное содержание диссертации отражено в печатных работах. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения, содержит 3 страниц текста, рисунков, список литературы из 7 наименований. В первой главе рассмотрены характеристики управляемости известных в теории корабля математических моделей судов, с целью оценки теоретически возможного диапазона изменения показателей управляемости и определения критериев отбора моделей в качестве тестовых для испытаний алгоритмов управления. Во второй главе оценивается адекватность объекту "судно-среда" известных математических моделей судов с целью определения "базовой" тестовой модели. Исследуется возможность параметрической идентификации базовой модели по записям координат состояния судна при движении по обычному маршруту для получения наборов параметров базовой модели, характеризующих влияние внешних условий на управляемость. Третья глава посвящена нахождению математических моделей, плохо управляемых ПД-регулятором: с повышенной амплитудой колебаний курса по сравнению с расчетными моделями.