Методологические основы управления движением судна и конфигурацией зоны навигационной безопасности

• Автор: Васьков, Анатолий Семенович
• Шифр специальности: 05.22.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 290 с. : ил.

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЛУЖБА МОРСКОГО ФЛОТА (РОСМОРФЛОТ) ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА
На правах рукописи УДК 656.61.052.4:629.12. 014. 6-52:532
Васьков Анатолий Семенович
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА И КОНФИГУРАЦИЕЙ ЗОНЫ НАВИГАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Специальность: 05.22.16 - Судовождение
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук
Научный консультант - Академик доктор технических наук, профессор
АТР,
А. М. Жухлин
Санкт-Петербург

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА И КОНФИГУРАЦИЕЙ ЗОНЫ НАВИГАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ (ЗНБ)
1.1: Методы постановки задач судовождения с применением ЗНБ
1.2. Принципы построения систем управления движением судна и конфигурацией ЗНБ
1.3. Методологические основы управления движением судна и
конфигурацией ЗНБ
2. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ И КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА И КОНФИГУРАЦИИ ЗНБ
2.1. Общие положения
2.2. Системы координат движения судна и конфигурации ЗНБ
2.3. Составляющие скоростей движения судна и ЗНБ
3. АНАЛИЗ КОНЦЕПЦИЙ ЗНБ В СУДОВОЖДЕНИИ
3.1. Концепции ЗНБ для обеспечения безопасной навигации
3.2. Концепции линейных и прямоугольных ЗНБ-С для
предупреждения столкновения судов
3.3. Концепции круговых ЗНБ
3.4. Концепции эллиптических ЗНБ
3.5. Перспективные направления развития концепций ЗНБ
4. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ КОНФИГУРАЦИИ ЗНБ КАК СПЛОШНОЙ ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЫ
4.1. Обоснование концепции модели движения конфигурации ЗНБ
как сплошной деформируемой среды
4.2. Градиенты перемещения и деформации конфигурации ЗНБ
4.3. Теория конечных линейных деформаций конфигурации ЗНБ

4.4. Физический и геометрический смысл характеристик
деформации конфигурации ЗНБ
4.5. Распределение скоростей движения конфигурации судно-ЗНБ
5. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИНАМИКИ СУДНА И КОНФИГУРАЦИИ СПЛОШНОЙ ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЫ ЗНБ
5.1. Основные положения динамики судна и конфигурации
сплошной деформируемой среды ЗНБ
5.2. Динамическая модель движения судна и конфигурации
сплошной деформируемой среды ЗНБ
5.3. Определения реакций контакта конфигурации ЗНБ
с ограждающими линиями или опасностями
5.4. Декомпозиция (разделение) процессов управления движением судна и конфигурацией ЗНБ 186.
6. УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА И КОНФИГУРАЦИЕЙ ЗНБ ПО ЗАДАННОЙ ТРАЕКТОРИИ МЕТОДАМИ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ДИНАМИКИ
6.1. Управление угловой скоростью поворота судна
6.2. Управление углом поворота судна
6.3. Управление движением центра тяжести судна
6.4. Управление движением конфигурации ЗНБ
6.5. Моделирование алгоритмов управления движением судна и
конфигурацией ЗНБ
7. АНАЛИТИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА И КОНФИГУРАЦИЕЙ ЗНБ
7.1. Принципы оптимального адаптивного управления
7.2. Оптимальное управление судном и конфигурацией ЗНБ
с прогнозирующей моделью
7.3. Оптимальное адаптивное управление судном и конфигурацией
ЗНБ с прогнозирующей моделью
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

жения судна;
и - вектор управления (угол перекладки руля и частота вращения винта);
£ - вектор возмущений;
Ф - время.
Начальное состояние конфигурации судно-ЗНБ при маневрировании характеризуется начальным вектором с заданным законом распределения рис.і
х0 = хи0), (1.2)
где Ф0 - начальный момент времени;
0 - индекс начального состояния переменных.
Управление и координаты состояния траектории движения суд-на-ЗНБ не выходят за заданные пределы, исходя из условий плавания и технического состояния судна;
и < и11т; X < Х11т, (1.3)
где и11т, Х11т - ограниченные множества значений управлений и координат состояния судно-ЗНБ.
Требуемое конечное состояние определяется соотношениями:
Ф = Ц; X - X, = О, (1.4)
где Ф,;. Х{ - заданные конечные значения времени и координат состояния конфигурации судно-ЗНБ.
Если конечный момент времени не фиксирован, что возможно и целесообразно для многих маневров судна, исходя из главного условия безопасности плавания, то первое выражение (1.4) снимается.
Качество, управления целесообразно оценивать интегральным критерием, позволяющим характеризовать обобщенные энергетические затраты управления на изменение координат состояния для приведения судна в конечное состояние