Удосконалення системи керування рухом маломірного судна при стабілізації на траєкторії - Автореферат

Удосконалення системи керування рухом маломірного судна при стабілізації на траєкторіїРобота виконана в Українському державному морському технічному університеті імені адмірала Макарова. Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Блінцов Володимир Степанович, Український державний морський технічний університет імені адмірала Макарова, директор Миколаївського інституту автоматики і електротехніки УДМТУ. Самотий Володимир Васильович, д.т.н., професор, професор кафедри автоматики і телемеханіки Національного університету "Львівська політехніка", м. Захист відбудеться 07.10.2003 р. о16 годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради К 35.052.14 Національного університету "Львівська політехніка” за адресою: 79013, м.Незважаючи на істотні досягнення в автоматизації керування морськими рухомими обєктами, для класу маломірних суден (МС) через їхні особливості, такі як малі розміри (довжина корпусу 20...25 метрів) і низька вартість, автоматизація процесу керування не досягла потрібного рівня розвитку. З підвищенням швидкості руху, маневрених характеристик, а також кола задач, які повинні вирішувати МС, для них актуальною стає задача удосконалення системи керування рухом при стабілізації на траєкторії в складних гідрометеорологічних умовах (морське хвилювання 3 бали і більше за шкалою Бофорта) з метою підвищення точності утримання судна на заданій траєкторії з похибкою не більше 2...5 м та мінімізації навантаження на стерновий пристрій. Тому задача стабілізації МС на траєкторії розвязується тільки при високоточному визначенні навігаційних і динамічних параметрів судна і підвищенні ефективності керування ним в складних гідрометеорологічних умовах. На основі аналізу сучасних приладів, систем навігації і керування морськими рухомими обєктами розроблена структура системи керування рухом МС підвищеної точності, що включає в себе інтегровану систему орієнтації і навігації (ІСОН) з мінімальним складом малогабаритних навігаційних приладів низької вартості й автостерновий з нечітким регулятором для підвищення ефективності стабілізації МС на траєкторії. Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: розроблена структура системи керування рухом МС для його стабілізації на траєкторії з підвищеною точністю на основі ІСОН і автостернового з нечітким регулятором; використання ІСОН на основі навігаційних датчиків невисокої точності і вартості дає можливість керувати МС з точністю порядку 2...5 метрів, що відповідає вимогам до класу маломірних суден при виконанні ними спеціальних робіт;У вступі обґрунтовано актуальність теми і викладено перелік питань, дослідженню яких присвячена дисертація, сформульовано мету дослідження, наукову новизну і практичну значимість отриманих результатів, що захищаються автором, а також наведено відомості про практичне застосування й апробацію результатів дисертації. Описані сучасні тенденції удосконалення інформаційної частини системи керування рухом судна, які полягають в інтеграції різних джерел інформації і застосуванні сучасних методів комплексної обробки інформації. Виділяються наступні напрямки досліджень по удосконаленню системи керування рухом МС при стабілізації на траєкторії: - розробка і дослідження ІСОН МС, що складається з БІНС, приймача СНС та лага і забезпечує підвищену точність визначення навігаційних (координат і курсу) і динамічних (лінійних і кутових швидкостей) параметрів МС при мінімальних масогабаритных розмірах приладів; удосконалення системи автоматичного керування МС при його стабілізації на траєкторії в умовах морського хвилювання шляхом мінімізації числа перекладок стерна на основі використання навігаційної інформації підвищеної точності і на основі синтезу нечіткого регулятора автостернового, база правил якого містить досвід людини-стернового. Модель похибки приймача СНС представляється у виді: Представимо модель похибки БІНС у матричній формі: , (1) де X(t) - вектор стану похибок, U(t) - вектор відомих вхідних впливів, W(t) - вектор випадкових вхідних впливів, A, G, B - матриці коефіцієнтів;Для дослідження роботи й ефективності розробленої ІСОН і нечіткого регулятора застосовуємо метод компютерного моделювання. У третьому розділі виконано дослідження роботи й аналіз похибок ІСОН з конкретно обраними навігаційними датчиками інформації БІНС низької точності. За даними датчиків згідно алгоритму роботи ІСОН виконується розрахунок похибок ІСОН у визначенні навігаційних параметрів, що відповідають вектору X (2): X= {3,4?10-4 кут. хв.(0,63 м); 3,4?10-4 кут. хв.(0,63 м); 9,6?10-3 м/с; 9,6?10-3 м/с; 9,2?10-3 м/с; 1,4 кут. хв.; 1,4 кут. хв.; 17,1 кут. хв.; 3,9?10-3 м/с2 ; 3,9?10-3 м/с2; 3,5?10-4 м/с2; 0,074 о/год; 0,074 о/год; 0,12 о/год}. Результати розрахунку похибок показують високі характеристики точності ІСОН, яка побудована на основі БІНС і приймача СНС. Так, похибки по визначенню широти мають значення 2 м і 3 м відповідно при компютерному і напівнатурному моделюванні, похибки по швидкості - 0,025 м/с і 0,04 м/с, похибки по курсу - 26 кут.кв.

Основний зміст роботиПовний зміст бази правил приведено в табл.1.