Методы формирования программных движений в задачах маневрирования судна

• Автор: Жук, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новороссийск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Принципы процессов программирования движения судна
1.1 Постановка задачи
1.2 Программирование движения судна
1.3 Классификация задач программирования движения судна
1.4 Технология программирования движения судна
1.5 Принцип совместности
1.6 Замыкание управления и адаптация движения судна
1.7 Конструирование процесса управления движением судна
2 Методы программирования движения судна
2.1 Методы программирования движения судна в задачах типа «линия - линия»
2.2 Методы программирования движения судна в задачах типа «линия - точка» и «точка - линия»
2.3 Программирование движения судна на основе способа «аркана»
2.4 Программирование движения судна в виде управляемой
материальной точки
2.5 Программирование движения судна по гладкой кривой
траектории
2.6 Программирование скорости движения судна
2.7 Программирование движения судна на основе уравнений кривых
второго порядка
2.8 Программирование движения судна по кусочно-линейной
траектории

3 Программирование обхода навигационных опасностей
3.1 Задачи обхода навигационных опасностей и адаптации движения
судна
3.2 Метод линий (зон) навигационной безопасности
3.3 Программирование обхода точечной навигационной опасности
3.4 Программирование обхода протяженной навигационной
опасности
3.5 Программирование зоны навигационной безопасности в виде
эллипса
3.6 Программирование адаптации движения судна
4 Моделирование программных движений судна
4.1 Задача математического моделирования движений судна
4.2 Математическое моделирование динамики движения судна
4.3 Технология структурного моделирования динамики судна
4.4 Реализация модели «аркана»
4.5 Модель программного движения судна на основе способа
«аркана»
4.6 Модель программного движения судна на основе уравнений
кривых второго порядка
4.7 Модель программного движения судна с учетом зоны
навигационной безопасности
4.8 Модель программы маневра для предотвращения столкновения
•1? ;
Заключение
Список литературы
Введение
Развитие технических средств и автоматизированных методов судовождения является одной из важнейших теоретических и технических проблем обеспечения безопасности мореплавания. Международные требования, 80ЬА8-74 (глава V, правило 34), 8ЮТ-78 (А-У1П/2, часть 2), Резолюция 1МО А-893(21), предписывают обязательное предварительное планирование рейса судна. Для реализации этих требований необходима разработка и совершенствование математических методов программирования траекторий и режимов движения судна, т.е. программирование маневров и движений судна для действующих навигационных условий плавания: ветров, волнения, течений, мелководья, опасностей, плотности и упорядоченности су-допотока и т.д. На основе этих данных осуществляется процесс управления судном, который сводится к выработке управляющих воздействий на средства управления судном в виде перекладки руля, изменения частоты вращения и угла атаки лопастей движителя, режима работы подруливающего устройства.
Эти методы должны учитывать характер и тип решаемых судном задач, условия эксплуатации, маневренные качества судна как объекта управления, навигационные опасности, правила плавания и т.д. Программы движений судна должны быть совместимы с кинематическими параметрами движения судна и ресурсами системы управления, определяемыми управляемостью, поворотливостью и инерционнотормозными характеристиками при заданной загрузке и посадке судна, мощности средств управления, а также учитывать состояние окружающей внешней среды.
В соответствии с программой движения система управления должна вырабатывать управляющие воздействия. При этом на практике программное движение, как правило, не представляется возможным реализовать абсолютно точно. При реализации программы движений будут появляться ошибки управления судном, т.е. отклонения действительного движения судна, определяемого основными законами механики, от программного - желаемого движения судна, определяемого целью и задачей управления [19, 37, 48 — 50, 70]. Появление ошибок управления связано с допущениями и приближениями в математических моделях динамики судна, неточ-

же движения судна.
На основе работ [48 - 50] совместными называются два представления, если каждый закон движения, не противоречащий первому представлению, не противоречит и второму, и обратно.
Из этого определения видно, что полное и неполное представления не могут быть совместными, потому что полному представлению не противоречит только один закон движения, а неполному больше одного.
Совместность двух представлений А и В обладает следующими свойствами:
1) рефлексивность: любое представление совместно с самим собой;
2) симметричность: если А совместно с В, то и В совместно с А;
3) транзитивность: если А совместно с В, а В совместно с С, то А совместно с С.
Рисунок 1.12 - Свойства совместимости представлений движения: а - рефлексивность; б - симметричность; в - транзитивность.
В механике одним из самых распространенных представлений являются уравнения движения, получаемые из законов динамики. Так как эти уравнения вместе с начальными условиями являются полными представлениями, т.е. определяют однозначно закон движения судна, то при решении вопроса о совместности представлений вместо закона движения судна можно пользоваться уравнениями движения судна с начальными условиями.
Другими представлениями движений являются представления в виде кинематических соотношений.
С точки зрения принципа совместности уравнения кинематики и динамики естественных движений судна являются существенно неравнозначными.
Уравнения кинематики универсальны в том смысле, что им подчинены как ес-