Система керування зі змінною структурою для забезпечення максимальної швидкодії при стабілізації курсу судна

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЛебедєв, Д. О.
dc.contributor.authorLebedev, Denis O.
dc.date.accessioned2021-04-26T08:31:31Z
dc.date.available2021-04-26T08:31:31Z
dc.date.issued2018
dc.descriptionЛебедєв, Д. О. Система керування зі змінною структурою для забезпечення максимальної швидкодії при стабілізації курсу судна = Variable structure control system with maximum action speed for stabilization of vessel’s course / Д. О. Лебедєв // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2018. – № 3–4 (474). – С. 60–65.uk_UA
dc.description.abstractАнотація. Використовуючи методи теорії оптимальних процесів, синтезовано систему зі змінною структурою для найшвидшої стабілізації курсу судна, що описується нелінійною моделлю 3-го порядку. Розглянуто нелінійну модель судна, в той час як для більшості аналогічних систем керування розглядалася лише лінійна модель об’єкта. Беручи до уваги максимальну швидкодію рушіїв та підрулюючих пристроїв судна, синтезовано керування на основі рівняння балансу сил і моментів, що забезпечує рух судна оптимальною траєкторією стабілізації курсу. Рівняння балансу сил та моментів визначає математичний і структурний вигляд системи керування зі змінною структурою, структурна схема якої подана в даній роботі. Проведене імітаційне моделювання руху судна у середовищі MATLAB/Simulink для заданого курсу судна при фізичний обмеженості рушіїв судна. Моделювання демонструє ефективність запропонованого підходу за витратами палива та достатню точність стабілізації курсу в порівнянні з ПІД-регуляторами, які наразі використовуються майже у 90 % усіх систем керування. На основі отриманих результатів передбачаються подальші дослідження як щодо модифікації суднових авторульових та систем динамічного позиціонування, так і щодо застосування результатів дослідження для керування рухомими об’єктами інших типів та призначення, наприклад, безпілотних літальних об’єктів, а саме квадрокоптерів. Крім того, актуальною постає задача використання додаткових (наприклад, робастних) систем, які дозволяють модернізувати системи зі змінною структурою. Синтез таких дульних робастно-оптимальних систем керування дозволяє привести об’єкт до стабільного заданого стану за оптимальний час або витрачаючи найменшу кількість палива, при цьому компенсуючи в режимі «онлайн» неконтрольовані зовнішні впливи (наприклад, збурення або вітрове хвилювання).uk_UA
dc.description.abstract1Abstract. Using methods of the theory of optimal processes, a system with variable structure is synthesized for the fastest stabilization of the ship’s course, which is described by a nonlinear model of the 3rd order. A nonlinear ship model is considered, while for the most similar control systems only a linear model of the object is the case. Taking into account the maximum speed of the propulsion units of the vessel, a control is being synthesized based on the forces’ and moments’ balance equation to ensure that the vessel moves along the optimal trajectory of ship’s course stabilization. The forces’ and moments’ balance equation determines the mathematical and structural form of a control system with a variable structure, the block diagram of which is demonstrated in this work. Simulation modeling of the movement of the vessel for a given course of the vessel with the physical limitations of the vessel’s engines is conducted in the MATLAB/Simulink environment. The simulation shows the effectiveness of the proposed approach for fuel consumption and sufficient accuracy of stabilization of the course compared to the PID controller, which are now used almost in 90 % of all control systems. On the basis of the results obtained, further research is expected both on the modification of the ship’s autopilot and dynamic positioning systems, and on the application of the results of the research for control of other types of mobile objects and purposes, for example, unmanned aerial objects, i.e. quadcopters. Also relevant is the task of using additional (for example, robust) systems that allow to modernize systems with variable structure. The synthesis of such dual robust-optimal control systems allows the object to be brought to a stable given state by the optimal time or by spending the least amount of fuel, while «online» compensation of uncontrolled external influences (for example, waves or wind disturbances) takes place.uk_UA
dc.description.abstract2Аннотация. Используя методы теории оптимальных процессов, синтезирована система с переменной структурой для наиболее быстрой стабилизации курса судна, которая описывается нелинейной моделью 3-го порядка. Рассмотрена нелинейная модель судна, в то время как для большинства аналогичных систем управления рассматривалась только линейная модель объекта. Принимая во внимание максимальное быстродействие двигателей и подруливающих устройств судна, синтезировано управление на основании уравнения баланса сил и моментов, которое обеспечивает движение судна по оптимальной траектории стабилизации курса судна. Уравнение баланса сил и моментов определяет математический и структурный вид системы управления с переменной структурой, структурная схема которой подана в данной работе. Проведено имитационное моделирование движения судна в среде MATLAB/Simulink для заданного курса судна при физической ограниченности двигателей судна. Моделирование показывает эффективность предложенного подхода по расходам топлива и достаточную точность стабилизации курса по сравнению с ПИД-регуляторами, которые сейчас используются почти в 90 % всех систем управления. На основе полученных результатов предполагаются дальнейшие исследования как по модификации судовых авторулевых и систем динамического позиционирования, так и по применению результатов исследования для управления подвижными объектами других типов и назначения, например, беспилотных летательных объектов, а именно квадрокоптеров. Кроме того, стает актуальной задача использования дополнительных (например, робастных) систем, которые позволяют модернизировать системы с переменной структурой. Синтез таких дульных робастно-оптимальных систем управления позволяет привести объект к стабильному заданному состоянию за оптимальное время или затрачивая наименьшее количество топлива, при этом компенсируя в режиме «онлайн» неконтролируемые внешние воздействий (например, возмущение или ветровое волнение).uk_UA
dc.identifier.issn2311–3405 (Print)
dc.identifier.issn2313-0415 (Online)uk
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/3959
dc.language.isoukuk_UA
dc.relation.ispartofseries502:51:504.5uk_UA
dc.subjectкерування судномuk_UA
dc.subjectзмінні зворотні зв’язкиuk_UA
dc.subjectмаксимальна швидкодіяuk_UA
dc.subjectоптимальна траєкторіяuk_UA
dc.subjectстабілізація курсуuk_UA
dc.subjectуправление судномuk_UA
dc.subjectпеременные обратные связиuk_UA
dc.subjectмаксимальное быстродействиеuk_UA
dc.subjectоптимальная траекторияuk_UA
dc.subjectстабилизация курсаuk_UA
dc.subjectship controluk_UA
dc.subjectvariable feedback loopsuk_UA
dc.subjectmaximum action speeduk_UA
dc.subjectoptimal trajectoryuk_UA
dc.subjectcourse stabilizationuk_UA
dc.titleСистема керування зі змінною структурою для забезпечення максимальної швидкодії при стабілізації курсу суднаuk_UA
dc.title1Variable structure control system with maximum action speed for stabilization of vessel’s courseuk_UA
dc.title22018
dc.typeArticleuk_UA

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lebedev.pdf
Розмір:
1.05 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
стаття
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.05 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

№ 3-4 (474) 2018