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

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ РУХОМ МАЛОМІРНОГО СУДНА ПРИ СТАБІЛІЗАЦІЇ НА ТРАЄКТОРІЇНезважаючи 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;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. У другому розділі розроблено структуру ІСОН МС, що складається з БІНС, приймача СНС (GPS/ГЛОНАСС) і суднового лага, розроблено моделі й алгоритми її роботи. Модель похибки лага представляється у виді: , де ?VЛ - похибка виміру відносної швидкості лага; ?VТ - похибка, що враховує наявність швидкості течії у вимірах лага; хл(t) - білий шум з нульовим математичним очікуванням.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. Для перевірки ефективності роботи ІСОН проведено компютерне моделювання для двох режимів: стаціонарного (МС рухається з постійною швидкістю, без крену і дифференту) і динамічного (хитавиця МС).Задача розвязана шляхом підвищення точності визначення навігаційних і динамічних параметрів маломірного судна за рахунок створення інтегрованої системи орієнтації і навігації на основі БІНС низької вартості, приймача СНС і лага, а також шляхом підвищення ефективності системи керування рухом маломірного судна за рахунок розробки нечіткого регулятора для стабілізації судна на траєкторії в умовах морського хвилювання. Розроблена структура системи керування рухом МС підвищеної точності, що включає в себе ІСОН з мінімальним складом навігаційних приладів і автостерновий з нечітким регулятором для підвищення эфективності стабілізації МС на траєкторії.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИПовний зміст бази правил приведено в табл.1.