Статья

Название статьи АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ МПО В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ
Автор С.К. Данилова, А.М. Кусков, И.М. Кусков, Н.Н. Тарасов
Рубрика РАЗДЕЛ VI. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Месяц, год 01-02, 2017
Индекс УДК 681.511.48
DOI
Аннотация В работе предлагается структура управления морским подвижным объектом (МПО) при движении в условиях действия возмущений, включающая фильтр с интегральными невязками. Отличительной чертой предлагаемой структуры фильтра является использование не только невязок с модели фильтра и измерительной системы, но и интегралов от этих невязок, что позволяет разделять невязки на низкочастотные и высокочастотные составляющие и обеспечивать хорошую работу системы управления в условиях действия неизвестных возмущений (ветроволновые возмущения, возмущения от изменения плотности и температуры воды, медленно меняющиеся возмущения). Оценка неизвестных внешних возмущений осуществляется с помощью апериодического звена с постоянной времени T. Увеличение Т даёт возможность получить сглаженные оценки высокочастотных возмущений и снизить, тем самым, нагрузку на органы управления. Благодаря оценкам внешних возмущений предложены более совершенные алгоритмы управления, позволяющие компенсировать как неизвестные внешние возмущения, так и неточность самой модели движения, повышая тем самым качество управления МПО. Для сглаживания управляющих воздействий в контур управления включено апериодическое звено с постоянной времени T1. Показано, что увеличение T1 позволяет сильно снизить нагрузку на рулевое управление при сохранении качества переходных процессов. Таким образом уменьшается износ рулей и повышается скрытность маневрирования МПО. Методом полномасштабного имитационного моделирования проведены исследования влияния величины постоянных времени T и T1 на качество управления и восстановления возмущений. Предложены рекомендуемые диапазоны значений этих постоянных для обеспечения качественного управления и оценки внешних возмущений. Показано, что закон управления, использующий оценки фазовых координат, получаемых с помощью фильтра Калмана, не обеспечивает достаточного качества переходных процессов в условиях действия волновых и медленно меняющихся возмущений, в то время как фильтр с разделением невязок устраняет данный недостаток и позволяет корректировать классические законы управления и повышать качество управления МПО. Проведённое полномасштабное имитационное моделирование подтверждает работоспособность предлагаемых алгоритмов фильтрации и управления.

Скачать в PDF

Ключевые слова Морской подводный объект; фильтр с разделением невязок; апериодическое звено; внешние возмущения; закон управления; полномасштабное имитационное моделирование.
Библиографический список 1. Квакернаак Х., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. – М.: Мир, 1977. – 656 c.
2. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах / под ред. К.Т. Леондеса. – М.: Мир, 1980. – 407 c.
3. Сейдж Э.П., Мелса Дж.Л. Идентификация систем управления. – М.: Наука, 1974. – 248 c.
4. Тарасов Н.Н., Тахтамышев М.Г. Алгоритмы получения несмещенных оценок при действии неизвестных внешних возмущений // Проблемы управления. – 2012. – № 6.
– C. 69-74.
5. Данилова С.К., Тарасов Н.Н., Кусков И.М. Управление подводным аппаратом при не-полной информации о модели движения и внешних возмущений // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2016. – Т. 17, № 5. – С. 354-360.
6. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. – М.: Наука, 1979. – 432 c.
7. Коуэн К.Ф.Н, Грант П.М. Адаптивные фильтры. – М.: Мир, 1988. – 392 c.
8. Джонсон С. Теория регуляторов, приспосабливающихся к возмущениям. В кн. Фильтрация и стохастическое управление динамических системах / под ред. Леондеса К.Т.
– М.: Мир,1980. – 406 с.
9. Мартин У., Стабберуд А. Процесс обновления в задачах идентификации. В кн. Фильтрация и стохастическое управление динамических системах / под ред. Леондеса К.Т.
– М.: Мир, 1980. – 406 с.
10. Казаков И.Е., Артемьев В.М. Оптимизация динамических систем случайной структуры. – М.: Наука, 1980. – 384 c.
11. Клячко Л.М., Тарасов Н.Н., Острецов Г.Э. Алгоритмы фильтрации с интегральными невязками при управлении судном в условиях развитого волнения // Морской вестник.
– 2014. – № 1 (49).
12. Данилова С.К., Кусков И.М. Теоретические и методические основы анализа и синтеза оперативного управления БЖКС // Автоматизация процессов борьбы за живучесть корабля, судна. Коллективная монография. – СПб.: ИАП БЖКС, эл. изд. второе, испр. и доп., 2015. – C. 319-335.
13. Васильев С.Н., Данилова С.К. Имитационное моделирование как метод исследования и проектирования комплексной системы управления классом морских подводных объектов // Труды 6-й Всероссийской научно-практической конференции «Имитационное моделирование. Теория и практика» (ИММОД-2013, Казань). – Казань: Изд-во «ФЭН» Академии наук РТ, 2013. – № 1. – С. 35-45.
14. Данилова С.К., Лапицкий А.Д., Миненок А.Е. Интеллектуальные компьютерные технологии проектирования перспективных систем управления одним классом многоцелевых морских подвижных объектов // Материалы Одиннадцатой Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» и Седьмой молодежной школы-семинара «Управление и обработка информации в технических системах»: в 2 т. Т. I. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. – C. 137-149.
15. Данилова С.К., Кусков А.М., Кусков И.М, Тарасов Н.Н. Модель движения и управления ТНПА в сложной динамической системе // Материалы десятой всероссийской научно-практической конференции "Перспективные системы и задачи управления" и шестой молодежной школы-семинара "Управление и обработка информации в технических системах": в 2 т. T. 1. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. – C. 125-139.
16. Шлейер Г.Э., Борисов В.Г. Управление движением морских и речных судов. – М.: ИПУ, 1981. – 62 c.
17. Лукомский Ю.А., Корчанов В.М. Управление морскими подвижными объектами. – СПб.: Изд-во «Элмор», 1996. – 320 c.
18. Данилова С.К., Борисов В.Г. Методология исследования и разработки многорежимной комплексной алгортмической структуры системсы управления морскими эргатическими объектами // Материалы 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (Таганрог-Домбай, 2013). – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. – С. 228-236.
19. Данилова С.К., Борисов В.Г. Среда моделирования для создания интеллектуальных средств поддержки операторов управления морскими подводными объектами // Труды 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (Таганрог, 2012). – Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2012. – С. 254-259.
20. Аминев Б.Д., Громов Р.С., Кусков И.М., Лапицкий А.Д., Миненок А.Е., Хримпач К.М.
К постановке проблемы разработки системы интеллектуального управления морским подводным объектом в нормальных и аварийных целях эксплуатации // Труды 7-ой Все-российской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (Таганрог, 2012). – Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2012. – С. 227-233.

Comments are closed.