Синтез імітаційної моделі динаміки просторового руху безекіпажної підводної буксируваної системи як об’єкта керування
Вантажиться...
Дата
2018
Автори
Блінцов, О. В.
Соколов, В. В.
Blintsov, O. V.
Sokolov, V. V.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Синтезовано імітаційну модель безекіпажної буксируваної підводної системи на основі математичних моделей кабельної лебідки, кабель-буксира та буксируваного підводного апарата. Імітаційна модель дає змогу виконувати комп’ютерне дослідження динаміки просторового руху та ефективності систем автоматичного керування такими об’єктами. Розроблено спеціалізований моделюючий комплекс на базі синтезованої імітаційної моделі. Він складається з блоків моделювання динаміки буксируваного підводного апарата, кабель-буксира та кабельної лебідки. Модель буксируваного підводного апарата складається з математичних моделей корпусу апарата, гідродинамічних впливів, керуючих крил та несучої поверхні. Основний закон динаміки буксируваного підводного апарата наведено в матричній формі. Він ураховує шість ступенів рухливості апарата як твердого тіла, що рухається в просторі в потоці води. Керуючі крила в кількості двох штук розташовані в кормовій частині буксируваного підводного апарата і дають змогу змінювати його крен та диферент. Це забезпечує керований просторовий рух апарата за двома степенями вільності: глибиною та боковим зміщенням. Для моделювання кабель-буксира використано метод моделювання гнучкого зв’язку з автоматичним контролем осьового руху його елементів, який дозволяє враховувати динаміку зміни довжини його випущеної частини. Модель динаміки кабельної лебідки забезпечує моделювання випускання та підбирання кабель-буксира.
The simulating model of an unmanned towed underwater system was synthesized on the basis of mathematical models of a cable winch, a tether-cable and a towed underwater vehicle. The simulating model allows performing computer analysis of the dynamics of spatial motion and the effectiveness of automatic control systems for such objects. The specialized simulating complex based on the synthesized simulating model was developed. It consists of blocks for modeling the dynamics of a towed underwater vehicle, a tether-cable and a cable winch. The model of a towed underwater vehicle consists of mathematical models of the body of the vehicle, hydrodynamic influences, control wings and a bearing surface. The basic law of the dynamics of a towed underwater vehicle is presented in matrix form. It takes into account the six degrees of freedom of the vehicle as a rigid body moving in space in the water flow. Control wings in the number of two pieces are located in the aft part of the towed underwater vehicle and allow changing its roll and pitch angles. This provides a controlled spatial motion of the vehicle in two degrees of freedom - depth and lateral motion. To simulate a tow-cable, a method of modeling a flexible tether with the automatic control of the axial motion of its elements was used which allows taking into account the dynamics of the length change of its released part. The cable winch dynamics model provides modeling of the release and selection of the tether-cable. It contains a mathematical model of the electric motor that drives the cable drum. To assess the reliability of the synthesized simulation model, a complex criterion has been created. It allows assessing the correspondence between the dynamic properties of the model and the real object by comparing the basic kinematic parameters of the vehicle: roll, pitch and depth.
The simulating model of an unmanned towed underwater system was synthesized on the basis of mathematical models of a cable winch, a tether-cable and a towed underwater vehicle. The simulating model allows performing computer analysis of the dynamics of spatial motion and the effectiveness of automatic control systems for such objects. The specialized simulating complex based on the synthesized simulating model was developed. It consists of blocks for modeling the dynamics of a towed underwater vehicle, a tether-cable and a cable winch. The model of a towed underwater vehicle consists of mathematical models of the body of the vehicle, hydrodynamic influences, control wings and a bearing surface. The basic law of the dynamics of a towed underwater vehicle is presented in matrix form. It takes into account the six degrees of freedom of the vehicle as a rigid body moving in space in the water flow. Control wings in the number of two pieces are located in the aft part of the towed underwater vehicle and allow changing its roll and pitch angles. This provides a controlled spatial motion of the vehicle in two degrees of freedom - depth and lateral motion. To simulate a tow-cable, a method of modeling a flexible tether with the automatic control of the axial motion of its elements was used which allows taking into account the dynamics of the length change of its released part. The cable winch dynamics model provides modeling of the release and selection of the tether-cable. It contains a mathematical model of the electric motor that drives the cable drum. To assess the reliability of the synthesized simulation model, a complex criterion has been created. It allows assessing the correspondence between the dynamic properties of the model and the real object by comparing the basic kinematic parameters of the vehicle: roll, pitch and depth.
Опис
Блінцов, О. В. Синтез імітаційної моделі динаміки просторового руху безекіпажної підводної буксируваної системи як об’єкта керування = Synthesis of a spatial motion dynamics simulating model of an unmanned underwater towed system as an object of control / О. В. Блінцов, В. В. Соколов // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2018. – № 2 (10). – С. 131–143.
Ключові слова
підводний апарат, кабель-буксир, математична модель, система керування, underwater vehicle, towing cable, mathematical model, control system