RU167579U1 - The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances - Google Patents
The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances Download PDFInfo
- Publication number
- RU167579U1 RU167579U1 RU2016116035U RU2016116035U RU167579U1 RU 167579 U1 RU167579 U1 RU 167579U1 RU 2016116035 U RU2016116035 U RU 2016116035U RU 2016116035 U RU2016116035 U RU 2016116035U RU 167579 U1 RU167579 U1 RU 167579U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angular velocity
- heading
- output
- input
- correction
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/02—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
- B63H25/04—Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области судостроения - автоматическому управлению движением судна. Техническим результатом, предлагаемой системы автоматического управления движением судна с компенсацией внешних возмущений является: - восстановление оценки (текущего) внешнего возмущения, воздействующего на процесс движения судна, - коррекции «ПД» закона (путем введения в закон управления оценки текущего внешнего возмущения) для устранения отрицательного влияния на процесс автоматического управления движением судна при развитом морском волнении. Технический результат достигается тем, что система автоматического управления движением судна с компенсацией внешних возмущений содержит датчик руля, задатчик курса, датчик курса, измеритель угла дрейфа и угловой скорости судна, рулевой привод, фильтр оценки курса и угловой скорости, регулятор к входу которого подключены: датчик руля, задатчик курса, сигналы оценки курса и угловой скорости с выхода фильтра оценки курса и угловой скорости судна, к входу фильтра подключены сигналы угловой скорости судна и угла дрейфа с измерителя угла дрейфа и угловой скорости судна, датчик курса подключен к входу фильтра оценки курса и угловой скорости на выходе фильтра формируются сигналы оценки курса - и оценки угловой скорости судна - :The utility model relates to the field of shipbuilding - automatic ship motion control. The technical result of the proposed automatic control system for the movement of the vessel with compensation of external disturbances is: - restoration of the estimate of the (current) external disturbance affecting the movement of the vessel, - correction of the "PD" of the law (by introducing estimates of the current external disturbance into the control law) to eliminate the negative Influences on the process of automatic control of the vessel’s movement under developed sea waves. The technical result is achieved by the fact that the automatic control system of the vessel’s movement with the compensation of external disturbances contains a rudder sensor, heading dial, heading sensor, drift angle and angular velocity meter, steering gear, heading and angular velocity filter, the regulator of which is connected to the input: sensor rudder, heading wheel, heading and angular velocity estimation signals from the output of the heading and angular velocity filter, the angular velocity and drift angle signals from the drift angle meter are connected to the filter input F and the angular speed of the vessel, a heading sensor connected to the input of the course filter and evaluation of the angular velocity rate estimation signals formed at the filter output - and estimates of the angular velocity of the vessel - :
где δ - угол перекладки руля, с датчика руля, ϕ - курс, с датчика курса, - оценка курса, с фильтра оценки курса и угловой скорости, - оценка угловой скорости судна, с фильтра оценки курса и угловой скорости, ω, β - угловая скорость и угол дрейфа, с измерителя угла дрейфа и угловой скорости, К5, К6, К7 - гидродинамические коэффициенты математической модели движения судна, К4, К8 - коэффициенты калмановской фильтрации, выход регулятора подключен к входу рулевого привода. Дополнительно введены: инерционное звено, логический блок, блок коррекции и блок разности, к входу которого подключен задатчик курса и сигнал оценки курса с выхода фильтра оценок курса и угловой скорости, сигнал разности с выхода блока разности подключен через инерционное звено к блоку логики, где формируют сигнал коррекции - , выход которого через блок коррекции подключен к входу регулятора, на выходе регулятора формируется при этом закон управления рулевым приводом:where δ is the rudder angle, from the rudder sensor, ϕ is the course, from the heading sensor, - course estimation, with a filter for course estimation and angular velocity, - assessment of the angular velocity of the vessel, with a heading and angular velocity filter, ω, β - angular velocity and drift angle, from a drift angle and angular velocity meter, K 5 , K 6 , K 7 - hydrodynamic coefficients of the mathematical model of the vessel’s motion, K 4 , K 8 - Kalman filtering coefficients, the output of the regulator is connected to the input of the steering gear. Additionally introduced: inertial link, logic block, correction block and difference block, the input of which is connected to the heading unit and a course estimation signal from the output of the course and angular velocity estimation filter, a difference signal from the output of the difference block is connected through the inertial link to the logic block, where they form the correction signal - , the output of which through the correction block is connected to the input of the controller, the law of steering control is formed at the output of the controller:
где: δ - угол перекладки руля, - сигнал коррекции, . ϕ.зд.. - оценка угла курса, курс заданный, - оценка угловой скорости судна, К1, К2, К3, - коэффициенты регулирования, в блоке логики формируют условий (3) или условий (3а):where: δ is the rudder angle, - correction signal, . ϕ.zd .. - assessment of the angle of the course, the course set - assessment of the angular velocity of the vessel, K 1 , K 2 , K 3 , - regulation coefficients, in the logic block form conditions (3) or conditions (3a):
которые вводятся в блок коррекции для формирования сигнала коррекции а) если выполняется условие (3) то в блоке коррекции, а формируются постоянные и в зависимости от величины сигнала коррекции:which are entered into the correction unit for generating a correction signal a) if condition (3) is satisfied, then in the correction block, and constants and depending on the magnitude of the correction signal:
где = сигнал коррекции, - постоянное значение приращения, используя постоянные и в блоке коррекции, вырабатывается корректирующий сигнал : который с выхода блока коррекции подключается к входу регулятора с коэффициентом K1,, на выходе регулятора формируется при этом закон управления рулевым приводом (1а), б) если выполняется условие (3а) то формируются постоянные и :Where = correction signal, - constant value of the increment, using constant and in the correction unit, a correction signal is generated : which, from the output of the correction unit, is connected to the input of the controller with a coefficient K 1 , the steering control law (1a) is formed at the output of the controller, b) if condition (3a) is fulfilled, then constants and :
и в блоке коррекции вырабатывается сигнал:and in the correction block a signal is generated:
который с выхода блока коррекции подключается к входу регулятора с коэффициентом K1; сигнал текущего (в момент времени Ti=0) с выхода блока коррекции - вводится на вход регулятора, через интервал времени Δt., в момент времени Ti=1=Ti=0+Δt., (или через nΔt. интервалов) в блоке разности формируют разность и неравенства (3), или (3а)., если одно из неравенств удовлетворяется, то повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения, если оба неравенства не удовлетворяются, то через следующий интервал времени Δt., в момент времени Ti=3=Ti=2+Δt. в блоке разности формируют разность и неравенства (3), или (3). если одно из неравенств удовлетворяется, то повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения, если оба неравенства не удовлетворяются, то в момент времени Ti=5=Ti=4+Δt. в блоке разности вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а). which from the output of the correction unit is connected to the input of the regulator with a coefficient of K 1 ; signal current (at time T i = 0 ) from the output of the correction unit - is input to the controller input, through the time interval Δt., at time T i = 1 = T i = 0 + Δt., (or after nΔt. intervals) in the block differences form a difference and inequalities (3), or (3a)., if one of the inequalities is satisfied, then repeat the procedure for adjusting the estimate of the external disturbance, if both inequalities are not satisfied, then after the next time interval Δt., at time T i = 3 = T i = 2 + Δt. in the difference block form the difference and inequalities (3), or (3). if one of the inequalities is satisfied, then the procedure for adjusting the estimation of the external disturbance is repeated, if both inequalities are not satisfied, then at time T i = 5 = T i = 4 + Δt. in the difference block, the difference is formed again and inequalities (3), or (3a).
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области судостроения - автоматическому управлению движением судна.The proposed utility model relates to the field of shipbuilding - automatic ship motion control.
Известны системы автоматического управления движением судна в которых формируют пропорционально-дифференциальный «ПД» закон управления рулевым приводом d/dt δзд:Known systems for automatic control of the movement of the vessel in which form the proportional-differential "PD" law of steering the steering gear d / dt δ rear :
где θ, - сигнал угла крена судна, снимаемый с датчика угла крена,where θ, is the roll angle signal of the vessel, taken from the roll angle sensor,
δзд - заданное значение угла перекладки закрылков, которое поступает на входы рулевых приводов закрылков судна. (SU 468831 А, МПК B63b 39/00.)δ rear - the set value of the angle of the flaps, which goes to the inputs of the steering gears of the flaps of the vessel. (SU 468831 A, IPC B63b 39/00.)
Известна также система автоматического управления движением судна, (RU 2292289 С1, 27.01.2007, принятая в качестве прототипа) в которой автоматическое управление движением судна осуществляется аналогично с «ПД» законом управления (включая: блок формирователь закона управления - сумматор, рулевой привод, блок выработки угловой скорости судна, датчик руля, датчик и задатчик курса).Also known is a system for automatic control of a ship’s movement, (RU 2292289 C1, January 27, 2007, adopted as a prototype) in which automatic control of a ship’s movement is carried out similarly to the “PD” control law (including: block control law shaper - adder, steering gear, block generating angular velocity of the vessel, rudder sensor, heading sensor and heading gear).
Известные системы автоматического управления движением судна при спокойном море и безветрии обеспечивают точное движение по заданному направлению, однако при волнении на море из-за появления внешних возмущений создаются недопустимые условия эксплуатации с используемым повсеместно «ПД» законом управления движением судна.The well-known systems of automatic control of the ship’s movement in calm seas and calmness ensure accurate movement in a given direction, however, when the sea is agitated due to external disturbances, unacceptable operating conditions are created with the universally used “PD” law of the ship’s motion control.
Внешние возмущения, воздействующие на судно зависят от многих переменных факторов:External disturbances affecting the ship depend on many variable factors:
- характера волнения и ветра,- the nature of the waves and the wind,
- направления движения судна относительно внешнего возмущения,- the direction of movement of the vessel relative to external disturbances,
- скорости хода судна,- ship speed
- угла тангажа, и др.- pitch angle, etc.
Таким образом, применение «ПД» закона управления (оптимального только для спокойного моря!) при наличии внешних возмущений приводит:Thus, the application of the "PD" control law (optimal only for a calm sea!) In the presence of external disturbances leads to:
- к появлению низкочастотных (постоянных) внешних возмущений, воздействующих на судно, что вызывает смещение истинного направления движения судна относительно заданного генерального курса,- to the appearance of low-frequency (constant) external disturbances affecting the vessel, which causes a shift in the true direction of movement of the vessel relative to a given general course,
- появлению ошибки относительно заданного направления движения судна при автоматическом управлении по заданной траектории,- the occurrence of errors relative to a given direction of movement of the vessel with automatic control along a given path,
- к снижению качества (точности) управления особенно при прохождении узкостей.- to reduce the quality (accuracy) of control, especially when passing narrownesses.
Техническим результатом, предлагаемой системы автоматического управления движением судна с компенсацией внешних возмущений является:The technical result of the proposed system of automatic control of the movement of the vessel with compensation of external disturbances is:
- восстановление оценки (текущего) внешнего возмущения, воздействующего на процесс движения судна,- restoration of the assessment of the (current) external disturbance affecting the process of movement of the vessel,
- коррекции «ПД» закона (путем введения в закон управления оценки текущего внешнего возмущения) для устранения отрицательного влияния на процесс автоматического управления движением судна при развитом морском волнении.- Correction of the “PD” of the law (by introducing estimates of the current external disturbance into the control law) to eliminate the negative impact on the process of automatic control of the vessel’s movement under developed sea waves.
Технический результат достигается тем, что система автоматического управления движением судна с компенсацией внешних возмущений, содержащая датчик руля 1, задатчик курса 2, датчик курса 3, измеритель угла дрейфа и угловой скорости судна 5, рулевой привод 6, фильтр оценки курса и угловой скорости 7, регулятор 4 к входу которого подключены: датчик руля 1, задатчик курса 2, сигналы оценки курса и угловой скорости с выхода фильтра оценки курса и угловой скорости судна 7, к входу фильтра подключены сигналы угловой скорости судна ω и угла дрейфа β с измерителя угла дрейфа и угловой скорости судна 5, датчик курса 3 подключен к входу фильтра оценки курса и угловой скорости 7 на выходе фильтра формируются сигналы оценки курса ϕ1 - и оценки угловой скорости судна ω1:The technical result is achieved in that the system of automatic control of the vessel’s movement with compensation of external disturbances, comprising a rudder sensor 1, heading dial 2, heading sensor 3, drift angle and angular velocity meter 5, steering gear 6, heading and angular velocity filter 7, controller 4 to the input of which are connected: rudder sensor 1, heading switch 2, heading and angular velocity estimation signals from the output of the heading and angular velocity filter 7; the angular velocity signals of the vessel ω and drift angle β are measured to the filter input the drift angle and angular velocity of the vessel 5, the heading sensor 3 is connected to the input of the heading estimation filter and angular velocity 7 at the output of the filter are formed the signals of heading estimation ϕ 1 - and judging of the angular speed of the vessel ω 1 :
d/dt=K5ω1+К6β-К7δ5+К8(ω-ω1),d / dt = K5ω 1 + K6β-K7δ5 + K8 (ω-ω 1 ),
dϕ1/dt=ω1+К4(ϕ-ϕ1),dϕ 1 / dt = ω 1 + K4 (ϕ-ϕ 1 ),
где δ - угол перекладки руля, с датчика руля,where δ is the rudder angle, from the rudder sensor,
ϕ - курс, с датчика курса,ϕ - heading, with heading sensor,
ϕ1 - оценка курса, с фильтра оценки курса и угловой скорости 7,ϕ 1 - assessment of the course, with a filter assessing course and angular velocity 7,
ω1 - оценка угловой скорости судна, с фильтра оценки курса и угловой скорости 7,ω 1 - assessment of the angular velocity of the vessel, with a filter to evaluate heading and angular velocity 7,
ω, β - угловая скорость и угол дрейфа, с измерителя угла дрейфа и угловой скорости 5,ω, β — angular velocity and drift angle, from a drift angle and angular velocity meter 5,
К5, К6, К7 - гидродинамические коэффициенты математической модели движения судна,K5, K6, K7 - hydrodynamic coefficients of the mathematical model of the vessel’s movement,
К4, К8 - коэффициенты калмановской фильтрации. Выход регулятора 4 подключен к входу рулевого привода 6. В систему дополнительно введены: инерционное звено 9, логический блок 10, блок коррекции 11 и блок разности 8, к входу которого подключен задатчик курса 2 и сигнал оценки курса ϕ1 с выхода фильтра оценок курса и угловой скорости 7, сигнал разности (ϕ1-ϕзд.) с выхода блока разности 8 подключен через инерционное звено 9 к блоку логики 10, где формируют сигнал коррекции, выход которого через блок коррекции 11 подключен к входу регулятора 4, на выходе регулятора 4 формируется при этом закон управления рулевым приводом (1а). в блоке логики 10 формируется условие (3) или условие (3а):K4, K8 - Kalman filtering coefficients. The output of the regulator 4 is connected to the input of the steering gear 6. The following are additionally introduced into the system: inertial link 9, logic block 10, correction block 11, and difference block 8, the input of which is connected to the heading unit 2 and the course estimation signal ϕ 1 from the output of the course estimation filter and angular velocity 7, the difference signal (ϕ 1 -ϕ rear ) from the output of the difference unit 8 is connected through an inertial link 9 to the logic block 10, where a correction signal is generated, the output of which through the correction block 11 is connected to the input of controller 4, at the output of controller 4 formed while the law is governed I Steering gear (1a). in logic block 10, condition (3) or condition (3a) is formed:
где Δϕманев - величина рассогласования по курсу при маневрировании,where Δϕ maneuver - the value of the mismatch in the course during maneuvering,
Δϕдоп. - величина рассогласования по курсу при спокойном море,Δϕ add. - the value of the mismatch at the heading in a calm sea,
- обозначение оценки курса. - designation of the assessment of the course.
Условие (3), или (3а), вводятся в блок коррекции 11 для формирования сигнала коррекции.Condition (3), or (3a), is entered into the correction unit 11 to generate a correction signal.
а) Если выполняется условие (3) то формируются постоянные и в зависимости от величины оценки внешних возмущений:a) If condition (3) is satisfied, then constants and depending on the magnitude of the assessment of external disturbances:
где - сигнал коррекции, вводимый в регулятор,Where - correction signal input to the controller,
- постоянное значение приращения оценки, - constant value of the increment assessment
Постоянные и вводят в блок коррекции, где вырабатываетсяPermanent and injected into the correction unit, where it is produced
сигнал : signal :
б) Если выполняется условие (3а) то формируются постоянные и :b) If condition (3a) is fulfilled, then constants and :
и вырабатывается сигнал коррекции:and a correction signal is generated:
который с выхода блока коррекции 11 подключается к входу регулятора 4 с коэффициентом К1; сигнал текущего Ti=T0 (в момент времени Ti=0) с выхода блока коррекции - вводится на вход регулятора; через интервал времени Δt., в момент времени Ti=1=Ti=0+Δt., (или через nΔt. интервал) в блоке разности 8 формируют разность и неравенства (3), или (3а), если одно из неравенств удовлетворяется, то повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения, если оба неравенства не удовлетворяются, то через следующий интервал времени Δt., в момент времени Ti=3=Ti=2+Δt. в блоке разности формируют разность и неравенства (3), или (3а), если одно из неравенств удовлетворяется, то повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения, если оба неравенства не удовлетворяются, то в момент времени Ti=5=Ti=4+Δt. в блоке разности, вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а).which from the output of the correction unit 11 is connected to the input of the controller 4 with the coefficient K1; the signal of the current Ti = T0 (at the moment of time Ti = 0) from the output of the correction block - is input to the input of the controller; through the time interval Δt., at the time Ti = 1 = Ti = 0 + Δt. (or through nΔt. interval) in the difference block 8, the difference and inequalities (3), or (3a), if one of the inequalities is satisfied, then the procedure for adjusting the estimate of the external disturbance is repeated, if both inequalities are not satisfied, then after the next time interval Δt., at time Ti = 3 = Ti = 2 + Δt. in the difference block form the difference and inequalities (3), or (3a), if one of the inequalities is satisfied, then the procedure for adjusting the estimate of the external disturbance is repeated, if both inequalities are not satisfied, then at time Ti = 5 = Ti = 4 + Δt. in the difference block, the difference is again formed and inequalities (3), or (3a).
Технический результат достигается благодаря:The technical result is achieved due to:
- введению в «ПД» закон управления корректирующего сигнала - оценки внешнего возмущения - - introducing into the “PD” the control law of the correction signal - evaluating the external disturbance -
где: δ - угол перекладки руля,where: δ is the rudder angle,
- сигнал коррекции (определяющий внешнее возмущение), - correction signal (defining an external disturbance),
ϕ, ϕзд - угол курса и курс заданный,ϕ, ϕ rear - heading angle and course set,
- оценка угловой скорости судна, - assessment of the angular velocity of the vessel,
К1, К2, К3, - коэффициенты регулирования,K1, K2, K3, - regulation factors,
- восстановлению текущего сигнала коррекции - (оценки величины внешнего возмущения в процессе плавания).- restore the current correction signal - (estimates of the magnitude of the external disturbance during the swimming process).
При отсутствии внешних возмущений вместо зависимости (1а). формируется типовой «ПД» закон управления рулевым приводом судна - dδ/dt),In the absence of external disturbances instead of dependence (1a). a typical “PD” law is formed for steering the ship’s steering gear - dδ / dt),
(1): (one):
где: δ - угол перекладки руля,where: δ is the rudder angle,
ϕзд - оценка курса и заданный угол курса, ϕ rear - course assessment and a given course angle,
- оценка угловой скорости судна. - assessment of the angular velocity of the vessel.
Сигнал коррекции корректирует «ПД» закон сводя невязку к нулю. Пусть в момент времени Т0 сигнал коррекции (оценки внешних возмущений - ) введен в регулятор для корректирования «ПД» закона управления на интервал времени Δt., Затем в момент времени T1=Т0+Δt. сигнал коррекции - , после корректировки, вновь подключится к входу регулятора до момента времени Т2=T1+Δt. При этом с момента времени T0 реализуется, управление движением судна по зависимости (1а), затем в момент времени Т2=T1+Δt. сигнал коррекции вновь уточняется и подключается к регулятору на следующий интервал времени - Δt., если,Correction signal adjusts "PD" law reducing discrepancy to zero. Let at the time moment T 0 the correction signal (evaluation of external disturbances - ) introduced into the controller to adjust the "PD" of the control law for the time interval Δt., Then at the time T 1 = T 0 + Δt. correction signal - , after adjustment, it will be reconnected to the input of the controller until the time T 2 = T 1 + Δt. At the same time, from the moment of time T 0 , control of the vessel’s movement according to dependence (1a) is realized, then at the moment of time T 2 = T 1 + Δt. the correction signal is again refined and connected to the controller for the next time interval - Δt., if,
сигнал оценки - существенно больше нуля.evaluation signal - significantly greater than zero.
Полезная модель - система автоматического управления движением судна с компенсацией внешних возмущенийUtility model - a system for automatic control of the movement of a vessel with compensation of external disturbances
Полезная модель содержит датчик 1 руля, задатчик 2 курса, датчик 3 курса, измеритель 5 угла дрейфа и угловой скорости судна 12, рулевой привод 6, фильтр 7 оценки курса и оценки угловой скорости; 4 регулятор к входу которого подключены: датчик руля, задатчик курса, сигналы оценки курса и угловой скорости судна, с выхода фильтра оценки курса и угловой скорости судна, к входу фильтра подключены сигналы угловой скорости судна и угла дрейфа с измерителя угла дрейфа и угловой скорости судна, датчик курса подключен к входу фильтра оценки курса и угловой скорости. На выходе фильтра формируются сигналы оценки курса - и оценки угловой скорости судна - :The utility model includes a steering wheel sensor 1, a 2-course adjuster, a 3-course sensor, a drift angle and angular velocity meter 5 of the vessel 12, a steering gear 6, a heading estimation filter and an angular velocity estimation filter 7; 4 a regulator to the input of which are connected: rudder sensor, heading gauge, heading and angular velocity signals from the output of the heading and angular velocity filter, signals of the angular velocity of the vessel and the angle of drift from the drift angle and angular velocity meter are connected to the filter input , the heading sensor is connected to the input of the heading and angular velocity filter. At the output of the filter, course estimation signals are generated - and estimates of the angular velocity of the vessel - :
где δ - угол перекладки руля, с датчика руля,where δ is the rudder angle, from the rudder sensor,
ϕ - курс (текущий), с датчика курса,ϕ - course (current), from the course sensor,
- оценка курса, с фильтра оценки курса и угловой скорости 7, - course estimation, with a filter for course estimation and angular velocity 7,
β - угол дрейфа, с измерителя угла дрейфа и угловой скорости,β is the drift angle, with a drift angle and angular velocity meter,
ω, - угловая скорость, с измерителя угла дрейфа и угловой скорости 5,ω, - angular velocity, with a drift angle meter and angular velocity 5,
- оценка угловой скорости судна, с фильтра оценки курса и угловой скорости 7, - assessment of the angular velocity of the vessel, with a filter evaluating course and angular velocity 7,
К5, К6, К7 - гидродинамические коэффициенты математической модели движения судна,K 5 , K 6 , K 7 - hydrodynamic coefficients of the mathematical model of the vessel,
К4, K8 - коэффициенты калмановской фильтрации.K 4 , K 8 - Kalman filtering coefficients.
Оценки курса и угловой скорости судна, с выхода фильтра оценки курса и угловой скорости 7 подключены к входу регулятора 3. Выход регулятора 4 подключен к входу рулевого привода 6, Для достижения предложенного технического результата в полезную модель введено: инерционное звено - 1/(Т0р+1)9, логический блок 10, блок коррекции 11 и блок разности 8, к входу которого подключен задатчик курса 2 и сигнал оценки курса с выхода фильтра оценки курса и угловой скорости 7, выход блока разности 8 через инерционное звено 9 подключен к блоку логики 10, выход которого через блок коррекции 11 подключен к входу регулятора 4. На выходе регулятора 4 формируется закон управления (1а.).Estimates of the heading and angular velocity of the vessel, from the output of the heading and angular velocity estimation filter 7 are connected to the input of the regulator 3. The output of the regulator 4 is connected to the input of the steering gear 6, To achieve the proposed technical result, the following model was introduced into the utility model: inertial link - 1 / (Т 0 p + 1) 9, logic block 10, correction block 11 and difference block 8, to the input of which a heading unit 2 is connected and a heading evaluation signal from the output of the heading and angular velocity filter 7, the output of the block of difference 8 through the inertial link 9 is connected to the block logic 10 output which through the correction unit 11 is connected to an input of controller 4. Controller 4 at the output generated control law (1a.).
Рассмотрим как формируется сигнал коррекции - Consider how the correction signal is formed -
Пусть в момент времени Т0 в самом начале очередного цикла времени - Δt. появляется внешнее возмущение, которое начинает воздействовать на процесс автоматического управления движения судна, при этом в блоке разности 8 формируется разность:Let at time T 0 at the very beginning of the next cycle of time - Δt. an external disturbance appears, which begins to affect the process of automatic control of the vessel’s movement, while a difference is formed in the difference block 8:
которая через инерционное звено 9 поступает в блок логики 10:which through the inertial link 9 enters the logic block 10:
В блоке логики 10 формируют условие (3). или (3а):In block logic 10 form the condition (3). or (3a):
где Δϕманев - величина рассогласования по курсу при маневрировании,where Δϕ maneuver - the value of the mismatch in the course during maneuvering,
Δϕдоп. - величина рассогласования по курсу при спокойном море.Δϕ add. - the value of the mismatch at the heading in a calm sea.
а) Если выполняется условие (3) то формируются постоянные и в зависимости от величины оценки внешних возмущений:a) If condition (3) is satisfied, then constants and depending on the magnitude of the assessment of external disturbances:
где - сигнал коррекции, вводимый в регулятор,Where - correction signal input to the controller,
- постоянное значение приращения оценки, - constant value of the increment assessment
Постоянные и вводят в блок коррекции 11. где вырабатывается сигнал : Permanent and enter into the correction block 11. where the signal is generated :
б) Если выполняется условие (3а) то формируются постоянные и :b) If condition (3a) is fulfilled, then constants and :
И вырабатывается сигнал коррекции:And a correction signal is generated:
Сигнал текущего в момент времени Ti=0 задается близкими вводится на вход регулятора, где формируется зависимость (1а).Signal current at time T i = 0 is set close introduced to the input of the controller, where the dependence (1a) is formed.
Через интервал времени Δt., в момент времени Ti=1=T0+Δt., в блоке разности вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а)., если одно из неравенств вновь удовлетворяется, то в момент времени Ti=1=T0+Δt повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения, если оба неравенства не удовлетворяются, (в блоке разности сохраняется разность выработанная в момент времени T1=Т0+Δt) затем в момент времени Ti=2=T1+Δt., в блоке разности вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а), если одно из неравенств удовлетворяется, то в момент времени Ti=2=T1+Δt повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения., если в момент времени Ti=3=T2+Δt оба неравенства не удовлетворяются, то в момент времени Ti=4=T3+Δt в блоке разности вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а). …After a time interval Δt., At time T i = 1 = T 0 + Δt., In the difference block, the difference is formed again and inequalities (3), or (3a)., if one of the inequalities is again satisfied, then at the time moment T i = 1 = T 0 + Δt repeat the procedure for adjusting the estimate of the external disturbance if both inequalities are not satisfied (in the difference block difference worked out at time T 1 = T 0 + Δt) then at time T i = 2 = T 1 + Δt., in the difference block, the difference is formed again and inequalities (3), or (3a), if one of the inequalities is satisfied, then at the point in time T i = 2 = T 1 + Δt repeat the procedure for adjusting the estimation of the external disturbance., if at the point in time T i = 3 = T 2 + Δt both inequalities are not satisfied, then at the time moment T i = 4 = T 3 + Δt in the difference block again form the difference and inequalities (3), or (3a). ...
Рассмотрим как функционирует предложенная полезная модель. (см. чертеж)Consider how the proposed utility model functions. (see drawing)
Судоводитель устанавливает заданное направление движение судну (генеральный курс - ϕзд), используя задатчик курса - 2. тем самым вводя сигнал заданного значения курса на вход регулятора - 4, на остальные три входа которого поступают сигналы:The boatmaster sets the desired direction of movement of the vessel (general course - ϕ rear ), using the heading dial - 2. thereby introducing the signal of the set course value to the controller input - 4, to the other three inputs of which the signals are received:
- сигнал коррекции, с выхода блока коррекции - 11, - correction signal, from the output of the correction block - 11,
- оценки курса и угловой скорости, с выхода фильтра оценки курса и угловой скорости - 7.,- course and angular velocity estimates, from the output of the course and angular velocity estimation filter - 7.,
- δ - угол перекладки руля, с выхода датчика руля - 1,- δ - rudder angle, from the output of the rudder sensor - 1,
- ϕзд.. - заданный курс - ϕзд.. - 2.- ϕ health .. - given course - ϕ health .. - 2.
Оценки курса и угловой скорости - , вырабатываются в фильтре оценки курса и угловой скорости - 7.Estimates of heading and angular velocity - are developed in the filter for estimating course and angular velocity - 7.
На выходе регулятора 4. формируется закон управления рулевым приводом - 6:At the output of controller 4. the law of steering control is formed - 6:
Сигнал коррекции - формируется в блоке коррекции - 11.Correction Signal - formed in the correction block - 11.
Рассмотрим как формируется в полезной модели сигнал коррекции - .Let's consider how a correction signal is formed in a utility model - .
Пусть в момент времени Т0 в самом начале очередного цикла времени - Δt. появляется внешнее возмущение, которое начинает воздействовать на процесс автоматического управления движения судна, при этом в блоке разности - 8 формируется разность:Let at time T 0 at the very beginning of the next cycle of time - Δt. an external disturbance appears, which begins to affect the process of automatic control of the vessel’s movement, while a difference is formed in the difference block - 8:
которая через инерционное звено - 9 поступает в блок логики - 10:which through the inertial link - 9 enters the logic block - 10:
В блоке логики - 10 формируют условие (3). или (3а):In the logic block - 10 form the condition (3). or (3a):
где Δϕманев - величина рассогласования по курсу при маневрировании,where Δϕ maneuver - the value of the mismatch in the course during maneuvering,
Δϕдоп. - величина рассогласования по курсу при спокойном море.Δϕ add. - the value of the mismatch at the heading in a calm sea.
а) Если выполняется условие (3) то формируются постоянные и в зависимости от величины оценки внешних возмущений:a) If condition (3) is satisfied, then constants and depending on the magnitude of the assessment of external disturbances:
где - сигнал коррекции, вводимый в регулятор,Where - correction signal input to the controller,
- постоянное значение приращения оценки, - constant value of the increment assessment
Постоянные и вводят в блок коррекции - 11., где вырабатывается сигнал : Permanent and injected into the correction block - 11., where a signal is generated :
б) Если выполняется условие (3а) то формируются постоянные и :b) If condition (3a) is fulfilled, then constants and :
И вырабатывается сигнал коррекции:And a correction signal is generated:
Сигнал текущего в момент времени Ti=0 задается близким и вводится на вход регулятора 4, где формируется зависимость (1а).Signal current at time moment Ti = 0 is set close and introduced to the input of the controller 4, where the dependence (1a) is formed.
Через интервал времени Δt., в момент времени Ti=1=Т0+Δt., в блоке разности - 8 вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а)., если одно из неравенств вновь удовлетворяется, то в момент времени Ti=2=T1+Δt повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения., если оба неравенства не удовлетворяются, (то в момент времени Т2=Т1+Δt., в блоке разности сохраняется. разность выработанная в момент времени T1=Т0+Δt) затем в момент времени Ti=3=T2+Δt., в блоке разности вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а)., если одно из неравенств удовлетворяется, то в момент времени Ti=3=Т2+Δt повторяют процедуру корректировки оценки внешнего возмущения., если в момент времени Ti=4=Т3+Δt оба неравенства не удовлетворяются, то в момент времени Ti=5=T4+Δt в блоке разности вновь формируют разность и неравенства (3), или (3а).After the time interval Δt., At the time T i = 1 = Т 0 + Δt., In the difference block - 8, the difference is formed again and inequalities (3), or (3a)., if one of the inequalities is again satisfied, then at time T i = 2 = T 1 + Δt repeat the procedure for adjusting the estimate of the external disturbance., if both inequalities are not satisfied, (then time T 2 = T 1 + Δt., in the difference block is stored. generated at time T 1 = T 0 + Δt) then at time T i = 3 = T 2 + Δt., in the difference block, the difference is formed again and inequalities (3), or (3a)., if one of the inequalities is satisfied, then at the point in time T i = 3 = T 2 + Δt repeat the procedure for adjusting the estimation of the external disturbance., if at time T i = 4 = T 3 + Δt, both inequalities are not satisfied, then at the time point T i = 5 = T 4 + Δt in the difference block again form the difference and inequalities (3), or (3a).
Рулевой привод - 6 осуществляет при этом автоматическое управление движением судна по заданному направлению ϕ=ϕзд., в соответствие с зависимостью (1a).The steering drive - 6 provides automatic control of the movement of the vessel in a given direction ϕ = ϕ rear , in accordance with dependence (1a).
Claims (33)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116035U RU167579U1 (en) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016116035U RU167579U1 (en) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167579U1 true RU167579U1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016116035U RU167579U1 (en) | 2016-04-25 | 2016-04-25 | The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167579U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU178168U1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-03-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Propulsion control system using propeller unbalance |
RU2759068C1 (en) * | 2021-03-26 | 2021-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method for automatic pilotage of ship |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040193337A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-09-30 | Takesi Yamakawa | Control system and method |
RU2292289C1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-27 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Method of automatic control of ship motion |
RU2492105C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Method of ship control with compensation of disturbances |
RU154731U1 (en) * | 2014-12-24 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | SHIP TRAFFIC AUTOMATIC CONTROL SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT THE SEA WOMEN |
RU157389U1 (en) * | 2015-07-02 | 2015-11-27 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Курс" (АО "ЦНИИ "Курс") | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF MOTION OF A SHIP WITH EVALUATION OF EXTERNAL PERTURBATION |
-
2016
- 2016-04-25 RU RU2016116035U patent/RU167579U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040193337A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-09-30 | Takesi Yamakawa | Control system and method |
RU2292289C1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-27 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Method of automatic control of ship motion |
RU2492105C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Method of ship control with compensation of disturbances |
RU154731U1 (en) * | 2014-12-24 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | SHIP TRAFFIC AUTOMATIC CONTROL SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT THE SEA WOMEN |
RU157389U1 (en) * | 2015-07-02 | 2015-11-27 | Акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Курс" (АО "ЦНИИ "Курс") | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF MOTION OF A SHIP WITH EVALUATION OF EXTERNAL PERTURBATION |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU178168U1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-03-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Propulsion control system using propeller unbalance |
RU2759068C1 (en) * | 2021-03-26 | 2021-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method for automatic pilotage of ship |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU157389U1 (en) | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF MOTION OF A SHIP WITH EVALUATION OF EXTERNAL PERTURBATION | |
CN105785999B (en) | Unmanned boat course motion control method | |
JP6513677B2 (en) | Ship characteristic estimation device and automatic steering device | |
RU167579U1 (en) | The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances | |
RU2292289C1 (en) | Method of automatic control of ship motion | |
CN111897225B (en) | Fuzzy self-adaptive output feedback control method and system for intelligent ship autopilot system | |
CN102854885A (en) | Longitudinal deck motion compensation method for shipboard aircraft landing | |
JP2020158072A (en) | Vessel performance estimation method and vessel performance estimation system by assimilation of data | |
RU163790U1 (en) | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF MOTION OF A SHIP WITH COMPENSATION OF EXTERNAL PERTURBATIONS | |
JP2008542122A (en) | Autopilot module and system for automatically steering a sailing ship for sailing in the presence of waves | |
CN108279695A (en) | A kind of quick in-orbit closed-loop identification method, system and the medium of spacecraft disturbance torque | |
CN103064288A (en) | Low velocity autonomous underwater vehicle (AUV) sailing control method based on contra-rotating propeller adding fin and rudder | |
CN113608534B (en) | Unmanned ship tracking control method and system | |
CN108646054A (en) | A kind of three axis method for self-calibrating of vehicle-mounted acceleration sensor | |
CN112835369A (en) | Unmanned ship speed change curve path tracking control method based on ESO (electronic stability evaluation) drift angle estimation | |
RU154731U1 (en) | SHIP TRAFFIC AUTOMATIC CONTROL SYSTEM TAKING INTO ACCOUNT THE SEA WOMEN | |
RU2279119C1 (en) | Adaptive system for controlling flight height of an aircraft | |
CN103963920A (en) | Method for determining seagoing vessel ship domain | |
CN105180944A (en) | Judgment and compensation method for hull sideslipping speed error | |
RU174602U1 (en) | The system of automatic control of the movement of the vessel with the assessment of external disturbance | |
RU2492105C1 (en) | Method of ship control with compensation of disturbances | |
KR20200075506A (en) | Entrance-angle control method | |
CN108802428A (en) | A kind of three axis self-calibration system of vehicle-mounted acceleration sensor | |
RU142247U1 (en) | VEHICLE MOTION CONTROL SYSTEM WITH INTEGRAL DIFFERENCES | |
RU142347U1 (en) | SYSTEM OF CONTROL OF MOTION OF A SHIP WITH AN ELECTRONIC MOTION MODEL |