RU174606U1 - Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment - Google Patents

Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment Download PDF

Info

Publication number
RU174606U1
RU174606U1 RU2016151829U RU2016151829U RU174606U1 RU 174606 U1 RU174606 U1 RU 174606U1 RU 2016151829 U RU2016151829 U RU 2016151829U RU 2016151829 U RU2016151829 U RU 2016151829U RU 174606 U1 RU174606 U1 RU 174606U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
block
sensor
propeller shaft
drive
Prior art date
Application number
RU2016151829U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Генрих Эразмович Острецов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2016151829U priority Critical patent/RU174606U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU174606U1 publication Critical patent/RU174606U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/02Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring
    • B63H25/04Initiating means for steering, for slowing down, otherwise than by use of propulsive elements, or for dynamic anchoring automatic, e.g. reacting to compass

Landscapes

  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Предлагаемая система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мотносится к области судовождения - автоматическому управлению движением судна по заданному направлению (курсу). Техническим результатом предлагаемой системы управления судном с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента является:циклическое (во времени) формирование (корректируемой) усредненной оценки внешнего возмущающего момента, воздействующего на судно;введение управляющего момента, близкого по воздействию внешнему возмущающему моменту, но противоположного по знаку воздействию;создание разбаланса оборотов правого и левого гребных валов судна для создания управляющего момента.Технический результат достигается тем, что система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мсодержит задатчик курса ϕ, 1., датчик курса ϕ, 2., датчик руля δ, 3., сумматор 4., датчик угловой скорости ω. 5., рулевой привод 6., к входу сумматора 4. подключены: задатчик курса ϕ1., датчик курса ϕ2., датчик руля δ, 3. и датчик угловой скорости ω. 5., на выходе сумматора 4. формируется типовой «ПД» закон управления движением судна при «спокойном море» (2.):где δ - угол перекладки руля,, ϕ- курс и заданный курс,ω - угловая скорость судна,К1, К2, К3 - постоянные коэффициенты регулирования,закон (2) вводится на вход рулевого привода 6. Кроме того, содержит: блок модуля 9., блок интегрирования 10., блок памяти 11., блок сравнения 12., инвертор 13., привод правого гребного вала 14., привод левого гребного вала 15., таймер 16. и блок разности 8., к входу которого подключен задатчик курса ϕ, 1. датчик курса ϕ, на выходе блока разности 8. формируется сигнал разности (ϕ-ϕ), который подключается:а) через блок модуля 9. к блоку сравнения 12., где формируется условие (3.) или (3а.),б) через блок интегрирования 10. блок памяти 11. к входу привода правого гребного вала 14. и через инвертор 13. к входу левого гребного вала 15., при этом на выходе блока памяти 11. формируется усредненная оценка внешнего возмущающего момента Мна интервале времени функционирования системы Δtв соответствии с зависимостью М=М- по зависимости (6.), через блок памяти 11. подключается к входам:- привода правого гребного вала 14.: ΔN=+кМ,- привода левого гребного вала 1.5 через инвертор 13.: ΔN=-к М.The proposed ship traffic control system with an averaged estimate of the external disturbing moment is related to the navigation area - automatic ship traffic control in a given direction (heading). The technical result of the proposed ship control system with an averaged estimate of the external disturbing moment is the cyclic (in time) formation of a (correctable) averaged estimate of the external disturbing moment acting on the vessel; the introduction of a control moment that is close in effect to the external disturbing moment, but opposite in sign; creating an imbalance in the speed of the right and left propeller shafts of the vessel to create a control moment. The technical result is achieved by the fact that the system systematic way movement of the vessel with the averaged estimate of the external disturbing torque setpoint Msoderzhit rate φ, 1., sensor rate φ, 2., steering sensor δ, 3., 4. adder, the sensor of angular velocity ω. 5., steering gear 6., to the input of the adder 4. connected: heading unit ϕ1., Heading sensor ϕ2., Rudder sensor δ, 3. and angular velocity sensor ω. 5., at the output of the adder 4. a typical “PD” law is formed for controlling the vessel’s movement in the “calm sea” (2.): Where δ is the rudder angle, ϕ is the course and the given course, ω is the angular speed of the vessel, K1, K2, K3 - constant regulation coefficients, law (2) is input to the input of the steering gear 6. In addition, it contains: module block 9., integration block 10., memory block 11., comparison block 12., inverter 13., right-hand drive propeller shaft 14., drive of the left propeller shaft 15., timer 16. and difference block 8., to the input of which the heading unit ϕ, 1. is connected to the heading sensor ϕ, at the output b eye of difference 8. a difference signal (ϕ-ϕ) is generated, which is connected: a) through module block 9. to comparison block 12., where condition (3.) or (3a.) is generated, b) through integration block 10. block memory 11. to the input of the drive of the right propeller shaft 14. and through the inverter 13. to the input of the left propeller shaft 15., and at the output of the memory unit 11. an averaged estimate of the external disturbing moment M is formed in the time interval of the system Δt in accordance with the dependence M = M - according to (6.), through memory 11. connects to the inputs of: - drive right rebnogo shaft 14 .: ΔN = + kM - drive left propeller shaft 13 through an inverter 1.5 .: ΔN = -k M.

Description

Предлагаемая система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен. относится к области судовождения - автоматическому управлению движением судна по заданному направлению (курсу).The proposed ship traffic control system with an averaged estimate of the external disturbance moment M of the disturbance is averaged. relates to the field of navigation - automatic control of the vessel in a given direction (heading).

Известна «Система автоматического управления движением судна по заданной траектории» (RU №151140 U1, 20.03.2015). Автоматическое управление движением судна основано на использовании информации от приемника спутниковой навигационной системы, текущего курса ϕ, датчика угловой скорости ω, задатчика курса ϕзд., датчика руля δ и сумматора, в котором по сигналам: текущего курса, заданного курса, угловой скорости судна и угла перекладки руля формируется «ПД» закон автоматического управления рулевым приводом судна, обеспечивающий движение судна с углом курса ϕ, равным заданному значению ϕзд.. При наличии внешних возмущений качество управления такой системой существенно ухудшается. Недостатком этой системы является отсутствие в законе управления сигнала, перестраиваемого при изменении характера внешних возмущений.The well-known "System of automatic control of the movement of the vessel along a given trajectory" (RU No. 151140 U1, 03/20/2015). Automatic control of the vessel’s movement is based on the use of information from the receiver of the satellite navigation system, the current heading ϕ, the angular velocity sensor ω, and the heading unit ϕ rear. , rudder sensor δ and adder, in which, according to the signals: current heading, set heading, angular speed of the vessel and rudder angle, the “PD” law is formed for automatic control of the ship’s steering gear, which provides the vessel with a heading angle ϕ equal to a given value ϕ bldg. . In the presence of external disturbances, the quality of control of such a system deteriorates significantly. The disadvantage of this system is the lack of a signal in the control law that is tunable when the nature of external disturbances changes.

Известна также система автоматического управления движением судна (RU 2499727 С2, 27.11.2013, принятая в качестве прототипа), в которой автоматическое управление движением судна осуществляется (аналогично описанному выше) с использованием: формирователя закона управления (сумматора-регулятора), рулевого привода, блока выработки угловой скорости, датчика руля, приемника спутниковой навигационной системы, блоков текущего и заданного путевого угла (или угла курса).Also known is a system for automatic control of a ship’s movement (RU 2499727 C2, November 27, 2013, adopted as a prototype), in which automatic control of a ship’s movement is carried out (similar to that described above) using: a driver of the control law (adder-regulator), steering gear, block development of angular velocity, rudder sensor, satellite navigation receiver, blocks of the current and given direction angle (or course angle).

В системе используют два закона управления:The system uses two control laws:

- основной при «спокойном море»;- the main one in the “calm sea”;

- «облегченный» закон управления при «взволнованном море».- The “facilitated” law of control under the “agitated sea”.

Перестройка законов управления на «облегченный» закон или на основной с «облегченного» производится циклически через интервал времени Δt, если:The restructuring of control laws to a “lightweight” law or to the main one from a “lightweight” one is performed cyclically through a time interval Δt if

- модуль от среднего значения отклонения руля и модуль среднего значения угла крена перейдут из области допустимых значений отклонений среднего значения угла руля или угла крена в область недопустимых значений;- the module from the average value of the deviation of the steering wheel and the module of the average value of the angle of heel will go from the range of acceptable values of deviations of the average value of the angle of the steering wheel or the angle of the heel to the region of invalid values;

- или наоборот из области недопустимых значений среднего значения руля или угла крена в область допустимых значений.- or vice versa, from the range of invalid values of the mean value of the rudder or the angle of heel to the range of acceptable values.

Оба закона управления имеют постоянные коэффициенты регулирования.Both control laws have constant control coefficients.

Система автоматического управления движением судна (RU 2499727 С2) при спокойном море и безветрии обеспечивает точное движение по заданному направлению, при появлении волнения на море «облегченный» закон управления движением судна с постоянными коэффициентами регулирования не учитывает широкий диапазон изменения характера морского волнения и создает не благоприятные условия в эксплуатации. Таким образом, применение оптимального (близкого к оптимальному только для спокойного моря) закона управления - это хорошо, но применение «облегченного» закона управления с постоянными коэффициентами регулирования оказывается недостаточно эффективным и при широком изменении характера морского волнения это приводит:The system of automatic control of the vessel’s movement (RU 2499727 C2) with calm sea and calm ensures accurate movement in a given direction, when there is unrest at sea, the “facilitated” law of control of the vessel’s movement with constant regulation coefficients does not take into account a wide range of changes in the nature of sea waves and creates unfavorable operating conditions. Thus, the application of the optimal (close to optimal only for the calm sea) control law is good, but the application of the “lightened” control law with constant regulation coefficients is not effective enough and with a wide change in the nature of sea waves this leads to:

- к недопустимым перегрузкам рулевого привода;- to unacceptable overloads of the steering gear;

- к потере точности управления движением судна;- to the loss of accuracy of the motion control of the vessel;

- к существенному снижению надежности и ресурса системы управления.- to a significant decrease in the reliability and resource of the control system.

Техническим результатом предлагаемой системы управления судном с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента является:The technical result of the proposed ship control system with an averaged estimate of the external disturbing moment is:

- циклическое (во времени) формирование (корректируемой) усредненной оценки внешнего возмущающего момента, воздействующего на судно;- cyclical (in time) formation of a (correctable) averaged estimate of the external disturbing moment acting on the vessel;

- введение управляющего момента, близкого по воздействию внешнему возмущающему моменту, но противоположного по знаку воздействию;- the introduction of a control moment that is close in effect to an external disturbing moment, but is opposite in sign to the effect;

- создания разбаланса оборотов правого и левого гребных валов судна для создания управляющего момента.- creating an imbalance of speed of the right and left propeller shafts of the vessel to create a control moment.

Технический результат достигается тем, что система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен. содержит задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ, 2., датчик руля δ, 3., сумматор 4., датчик угловой скорости ω. 5., рулевой привод 6., к входу сумматора 4. подключены: задатчик курса ϕзд 1., датчик курса ϕ 2., датчик руля δ, 3. и датчик угловой скорости ω. 5., на выходе сумматора 4. формируется типовой «ПД» закон управления движением судна при «спокойном море» (2.):The technical result is achieved in that the ship’s motion control system with an averaged estimate of the external disturbance moment M of the disturbance is averaged. contains the heading unit ϕ health. , 1., heading sensor ϕ, 2., rudder sensor δ, 3., adder 4., angular velocity sensor ω. 5., steering gear 6., to the input of the adder 4. connected: heading unit ϕ rear 1., heading sensor ϕ 2., steering wheel sensor δ, 3. and angular velocity sensor ω. 5., at the output of the adder 4. a typical “PD” law is formed to control the movement of the vessel in the “calm sea” (2.):

Figure 00000001
Figure 00000001

где δ - угол перекладки руля,where δ is the rudder angle,

Figure 00000002
, ϕзд. - курс и заданный курс,
Figure 00000002
, ϕ bldg. - course and preset course,

ω - угловая скорость судна,ω is the angular velocity of the vessel,

К1, К2, К3 - постоянные коэффициенты регулирования,K1, K2, K3 - constant regulation coefficients,

закон (2) вводится на вход рулевого привода 6. Кроме того, содержит:law (2) is introduced to the input of the steering gear 6. In addition, it contains:

блок модуля 9., блок интегрирования 10., блок памяти 11., блок сравнения 12., инвертор 13., привод правого гребного вала 14., привод левого гребного вала 15., таймер 16. и блок разности 8., к входу которого подключен задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ, на выходе блока разности 8. формируется сигнал разности (ϕ-ϕзд.), который подключается:module unit 9., integration unit 10., memory unit 11., comparison unit 12., inverter 13., drive of the right propeller shaft 14., drive of the left propeller shaft 15., timer 16. and the difference unit 8., to the input of which connected setpoint rate φ bldg. , 1., the heading sensor ϕ, at the output of the difference block 8. a difference signal (ϕ-ϕ building ) is formed, which is connected:

а) через блок модуля 9. к блоку сравнения 12,. где формируется условие (3.) или (3а.),a) through the module unit 9. to the comparison unit 12 ,. where condition (3.) or (3a.) is formed,

б) через блок интегрирования 10. блок памяти 11. к входу привода правого гребного вала 14. и через инвертор 13. к входу левого гребного вала 15., при этом на выходе блока памяти 11. формируется усредненная оценка внешнего возмущающего момента Мвозмущения усредн. на интервале времени функционирования системы Δt0 в соответствии с зависимостью (5.), Муправл.возмущения усредн. - по зависимости (6.) через блок памяти 11. подключается к входам:b) through the integration unit 10. memory unit 11. to the input of the drive of the right propeller shaft 14. and through the inverter 13. to the input of the left propeller shaft 15., at the same time, an average estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is generated at the output of the memory unit 11 . on the time interval of the functioning of the system Δt 0 in accordance with the dependence (5.), M control = M perturbation averag. - according to (6.) through the memory block 11. connected to the inputs:

- привода правого гребного вала 14.: ΔNправ = +кМуправл.,- drive of the right propeller shaft 14 .: ΔN rights = + kM control ,

- привода левого гребного вала 1.5 через инвертор 13.: ΔNлев.=- кМуправ..- drive the left propeller shaft 1.5 through the inverter 13 .: ΔN lion. = - kM councils. .

Технический результат достигается тем, что система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мвозмущения циклически во времени при сигнале рассогласования, по курсу превышающей допустимое значение:The technical result is achieved by the fact that the ship’s motion control system with an averaged estimate of the external disturbing moment M of the disturbance cyclically in time with a mismatch signal at the heading exceeding the permissible value:

- восстанавливает усредненную оценку величины внешнего возмущающего момента Мвозмущения усредн., воздействующую на судно в интервале времени Δt0 с запоминанием Мвозмущения усредн.,- restores the average estimate of the magnitude of the external disturbing moment M of the disturbance averaged. acting on the vessel in the time interval Δt 0 with storing M perturbations averaged ,

- вводит в следующий интервал времени Δt1 в закон управления приводами правого и левого гребных валов судна управляющий момент Муправ.=-кМвозмущения усредн. (в виде разбаланса скорости вращения правого и левого гребных валов):- introduces the control moment M control in the next time interval Δt 1 into the control law of the drives of the ship's right and left propeller shafts . = -km perturbation averag (in the form of an imbalance in the rotation speed of the right and left propeller shafts):

Figure 00000003
Figure 00000003

где Nправ., Nлев. - скорость вращения правого и левого гребных валов.where N is right. , N lion. - the rotation speed of the right and left propeller shafts.

Система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреден. The ship motion control system with an averaged estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is averaged.

Система содержит: задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ, 2., датчик руля δ, 3., сумматор 4., датчик угловой скорости ω. 5., рулевой привод 6., судно - объект управления 7., блок разности 8., блок модуля 9., блок интегрирования 10., блок памяти 11., блок сравнения 12., инвертор 13., привод правого гребного вала 14., привод левого гребного вала 15., таймер 16. - см. графическое изображение.The system contains: heading unit ϕ rear , 1., heading sensor ϕ, 2., rudder sensor δ, 3., adder 4., angular velocity sensor ω. 5., steering gear 6., vessel - control object 7., difference block 8., module block 9., integration block 10., memory block 11., comparison block 12., inverter 13., drive of the right propeller shaft 14. , drive of the left propeller shaft 15., timer 16. - see graphic image.

К входу сумматора 4. подключены: задатчик курса ϕзд 1.; датчик курса ϕ 2., датчик руля δ. 3. и датчик угловой скорости ω. 5., на выходе сумматора 4. формируется типовой «ПД» закон управления движением судна при «спокойном море» (2.), который вводится на вход рулевого привода 6.:To the input of the adder 4. connected: heading unit ϕ rear 1 .; heading sensor ϕ 2., steering wheel sensor δ. 3. and angular velocity sensor ω. 5., at the output of the adder 4. a typical “PD” law is formed for controlling the vessel’s movement in the “calm sea” (2.), which is input to the input of the steering gear 6.

Figure 00000004
Figure 00000004

где δ - угол перекладки руля,where δ is the rudder angle,

Figure 00000005
, ϕзд. - курс и заданный курс,
Figure 00000005
, ϕ bldg. - course and preset course,

ω - угловая скорость судна,ω is the angular velocity of the vessel,

К1, К2, К3 - постоянные коэффициенты регулирования.K1, K2, K3 - constant regulation coefficients.

Усредненная оценка внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен. The averaged estimate of the external disturbance moment M of the disturbance is averaged.

При волнении на море появляется внешний возмущающий момент Мвозмущения, который в процессе плавания существенно изменяется и приводит к значительным отклонениям судна от заданного направления движения. (Определение величины оценки внешнего возмущающего момента производят только при выполнении условия: (3.).When the sea is moving, an external disturbing moment M of disturbance appears, which during the process of sailing changes significantly and leads to significant deviations of the vessel from a given direction of movement. (The determination of the magnitude of the evaluation of the external disturbing moment is carried out only if the condition: (3.) is satisfied.

Figure 00000006
Figure 00000006

Δϕдопус. - фиксированная величина (особенности формирования условия (3.). рассмотрены ниже).Δϕ perm. - a fixed value (features of the formation of condition (3.). are discussed below).

Для получения оценки внешнего возмущающего момента Мвозмущения в блоке разности 8. формируется разность (ϕ-ϕзд.), величина которой пропорциональна текущей оценке внешнего возмущающего момента:To obtain an estimate of the external disturbing moment M of disturbance in the block of difference 8. a difference (ϕ-ϕ building ) is formed, the value of which is proportional to the current estimate of the external disturbing moment:

Figure 00000007
Figure 00000007

Для снижения загрузки рулевого привода следует использовать усредненную оценку внешнего возмущающего момента Мвозмущения усредн. на интервале времени функционирования системы Δt0.To reduce the load on the steering gear, use an average estimate of the external disturbing torque M of the disturbance averaged. on the time interval of the functioning of the system Δt 0 .

Figure 00000008
Figure 00000008

Если удовлетворяется зависимость (3.), то это характеризует, что величину усредненной оценки внешнего возмущающего момента Мвозмущения усред (необходимо восстанавливать и использовать в системе управления движением судна в режиме «взволнованное море»).If dependence (3.) is satisfied, then this characterizes that the value of the averaged estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is averaged (it is necessary to restore and use the vessel’s motion control system in the "excited sea" mode).

Figure 00000009
Figure 00000009

Усредненная оценка внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен. реализуется путем создания раздрая скорости вращения левого и правого гребных валов в соответствии с зависимостью (1).The averaged estimate of the external disturbance moment M of the disturbance is averaged. It is realized by creating a discreet rotation speed of the left and right propeller shafts in accordance with the dependence (1).

Восстановление величины усредненной оценки внешнего возмущающего момента Мвозмущения усредн. The restoration of the value of the averaged estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is averaged.

Сигнал разности (ϕ-ϕзд.) с выхода блока разности (ϕ-ϕзд.) 8. поступает через блок модуля 9. в блок сравнения 12., где формируется условие (3.). или (3а.).:The difference signal (ϕ-ϕ bldg ) from the output of the difference block (ϕ-ϕ bldg ) 8. enters through the block of module 9. into the comparison block 12., where condition (3.) is formed. or (3a.) .:

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Если формируется условие (3.), выход блока разности 8. подключается к входу блока интегрирования 10. Спустя интервал времени Δt0 сигнал Мвозмущения усредн. с выхода блока интегрирования 10. (в соответствии с зависимостью (5.).) через блок памяти 11. подключается к входу привода правого гребного вала 14., а также через инвертор 13. к входу привода левого гребного вала 15., при этом формируется закон управления Мупрпв. создающий разбаланс оборотов правого и левого гребных валов (1.). Через следующий интервал времени Δt1 и функционирования системы управления таймер 16. подключает сигнал разности (ϕ-ϕзд.) с выхода блока разности (ϕ-ϕзд.) 8. через блок модуля 9 к блоку сравнения 12. где формируется условие (3) или (3а).If condition (3.) is formed, the output of the difference unit 8. is connected to the input of the integration unit 10. After a time interval Δt 0, the disturbance signal M is averaged. from the output of the integration unit 10. (in accordance with the dependence (5.).) through the memory unit 11. connects to the input of the drive of the right propeller shaft 14., as well as through an inverter 13. to the input of the drive of the left propeller shaft 15. control law M uprpv. creating an imbalance of speed of the right and left propeller shafts (1.). After the next time interval Δt 1 and the operation of the control system, timer 16. connects the difference signal (ϕ-ϕ bldg ) from the output of the difference block (ϕ-ϕ bldg ) 8. through the block of module 9 to the comparison block 12. where condition (3 ) or (3a).

а). Если удовлетворяется условие (3), то это характеризует, что величина оценки внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен. превышает допустимое значение Δϕдопус (поэтому следует сигнал Муправл. в соответствии с зависимостью (6.) из блока памяти 11.) ввести на вход привода правого гребного вала и через инвертор 13. на вход левого гребного вала, разбаланс скорости вращения гребных валов ΔN в соответствии с зависимостью (1) будет:but). If condition (3) is satisfied, then this characterizes that the value of the estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is averaged. exceeds the allowable value Δφ admits (signal M therefore be controlled. according to the relation (6) from the memory unit 11) to enter the right input to the propeller drive shaft and via an inverter 13. The input to the left of the propeller shaft, rotational speed of the imbalance of propeller shafts ΔN in accordance with the dependence (1) will be:

Figure 00000012
Figure 00000012

Сигнал Муправл.=-кМвозмущения усредн. формируется в блоке интегрирования 10. по зависимости (5.) в течение интервала времени Δt0. Спустя интервал времени Δt0. сигнал Муправл. через блок памяти 11. поступает на вход привода правого гребного вала и через инвертор 13. и на вход привода левого гребного вала. Разбаланс скорости вращения гребных валов ΔN создает дополнительный управляющий момент, равный (но противоположный по знаку) усредненному возмущающему моментуSignal M control = -km perturbation averag is formed in the integration unit 10. according to the dependence (5.) during the time interval Δt 0 . After a time interval Δt 0 . signal M control through the memory unit 11. enters the drive input of the right propeller shaft and through the inverter 13. and the drive input of the left propeller shaft. The imbalance in the speed of rotation of the propeller shafts ΔN creates an additional control moment equal to (but opposite in sign) the average disturbing moment

Муправл.=_кМвозмущения усреднен.,M control = _ kM disturbance averaged. ,

компенсируя таким образом усредненное внешнее возмущение, спустя интервал времени Δt1 в блоке сравнения 12. формируется условие (3) или (3а).thus compensating for the averaged external disturbance, after a time interval Δt 1 in the comparison unit 12. condition (3) or (3a) is formed.

б) Если удовлетворяется условие (3а), то это характеризует, что величина (не скомпенсированной) оценки внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен. мала и не превышает допустимое значение Δϕдопус., поэтому Муправл. не перестраивается в последующий интервал времени Δt2.b) If condition (3a) is satisfied, then this characterizes that the value of the (uncompensated) estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is averaged. small and does not exceed the permissible value Δϕ tolerance . , therefore, M controls not rebuild in the subsequent time interval Δt 2 .

Спустя интервал времени Δt2 в системе вновь в блоке сравнения 12. формируется условие (3.) или (3а.).After a time interval Δt 2 in the system again in the unit of comparison 12. the condition (3.) or (3a.) Is formed.

Работа системы управления движением судна (СУД) с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мвозмущения усредн..The operation of the ship’s motion control system (CMS) with an averaged estimate of the external disturbing moment M of the disturbance averaged. .

СУД судна обеспечивает заданное направление движения судна по курсу с использованием в качестве основного исполнительного средства рулевой привода 6. (с регулятором-сумматором 4., к входу которого подключены: задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ., 2., датчик руля δ. 3., датчик угловой скорости ω. 5. На выходе регулятора 4. формируется закон управления (2.), который поступает на вход рулевого привода 6. и обеспечивает точное автоматическое управление движением судна по заданному направлению при «спокойном море».The ship’s SAS provides the specified direction of the ship’s course heading using steering gear 6. as the main executive means (with an adder-regulator 4., to the input of which are connected: heading unit ϕ building. , 1., heading sensor ϕ., 2., rudder sensor δ. 3., angular velocity sensor ω. 5. At the output of controller 4., a control law (2.) is generated, which is fed to the input of steering gear 6. and provides precise automatic control of the vessel in a given direction in a “calm sea” .

Для повышения точности стабилизации суда на заданном направлении движения циклически во времени (при появлении сильных внешних возмущений Мвозмущения) восстанавливают усредненную оценку внешнего возмущения Мвозмущения. усредн. в интервале времени Δt0, после чего формируют пропорционально внешнему возмущающему моменту дополнительный управляющий момент, в виде разбаланса оборотов гребных валов Nправ. и Nлевого.управл.=-км Мвозмущения. усредн.), который функционирует затем в течение интервала времени .Δt3. Спустя интервал времени Δt3 в блоке сравнения 12. вновь формируется условие (3.) или (3а.).To increase the accuracy of stabilization of the vessel in a given direction of movement cyclically in time (when strong external disturbances M perturbations appear), the average estimate of the external perturbation M perturbations is restored . averaged in the time interval Δt 0 , after which an additional control moment is formed in proportion to the external disturbing moment, in the form of an imbalance in the revolutions of the propeller shafts N rights. and N left. (M control = -k m M disturbances. Averaged ), which then functions for the time interval .Δt 3 . After a time interval Δt 3 in the comparison unit 12. condition (3.) or (3a.) Is again formed.

Рассмотрим функционирование СУД судна в процессе плавания с текущего момента времени t= =Т0=0. (момент времени Т0=0) в блоке разности 8., к входу которого подключены задатчик курса ϕзд. 1. и датчик курса -ϕ, 2., формируется сигнал разности (ϕ-ϕзд.,), который с выхода блока разности 8. поступает на вход блока модуля

Figure 00000013
9., выход которого подключен к блоку сравнения, 12. при этом в блоке сравнения 12. формируется условие (3.). или (3а.).:Consider the operation of the ship's VESS in the navigation process from the current time t = = T 0 = 0. (time point T 0 = 0) in the block of difference 8., to the input of which the heading unit ϕ is connected . 1. and the heading sensor -ϕ, 2., a difference signal (ϕ-ϕ bldg., ) Is generated, which from the output of the difference block 8. is fed to the input of the module block
Figure 00000013
9., the output of which is connected to the comparison unit, 12. at the same time, the condition (3.) is formed in the comparison unit 12. or (3a.) .:

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Если формируется условие (3.)., то продолжается текущее автоматическое управление движением судна с момента времени T0 до момента времени Т1.0+Δt0. В момент времени T1. по команде таймера 16. в блоке разности 8. формируется сигнал разности (ϕ-ϕзд.), который с выхода блока разности 8. поступает на вход блока интегрирования 10. спустя интервал времени Δt1 в момент времени Т2.1.+Δt1. выход блока интегрирования 10. подключается через блок памяти 11. к входу привода правого гребного вала 14. и через инвертор 13. к входу привода левого гребного вала 15. Спустя интервал времени Δt2 в момент времени Т3.2.+Δt2. в блоке разности 8. формируется сигнал разности (ϕ-ϕзд.), который с выхода блоке разности 8. поступает на вход блока модуля

Figure 00000016
9., выход которого подключен к блоку сравнения 12. В блоке сравнения 12. в момент времени Т3 формируется условие (3.). или (3а.).If condition (3.) is formed, then the current automatic control of the vessel’s movement continues from time moment T 0 to time moment T 1. = T 0 + Δt 0 . At time T 1. at the command of timer 16. in the block of difference 8. a difference signal (ϕ-ϕ rear ) is generated, which from the output of the block of difference 8. is fed to the input of integration unit 10. after a time interval Δt 1 at time T 2. = T 1. + Δt 1. the output of the integration unit 10. is connected through the memory unit 11. to the input of the drive of the right propeller shaft 14. and through the inverter 13. to the input of the drive of the left propeller shaft 15. After a time interval Δt 2 at the time T 3. = T 2. + Δt 2. in the difference block 8. a difference signal (ϕ-ϕ building ) is formed, which from the output of the difference block 8. is received em to the input of the module block
Figure 00000016
9., the output of which is connected to the comparison unit 12. In the comparison unit 12. at time T 3 , condition (3.) is formed. or (3a.).

Если формируется условие (3.)., то сигнал разности (ϕ-ϕз.д.) с выхода блока разности 8.If condition (3.) is formed, then the difference signal (ϕ-ϕ z.d. ) from the output of the difference block 8.

поступит на вход блока интегрирования 10., где спустя интервал времени Δt0 в момент времени Т4=T3+Δt0 сформируется усредненный сигнал оценки внешнего возмущения на интервале времени Δt043:will be received at the input of integration unit 10., where after a time interval Δt 0 at a time point T 4 = T 3 + Δt 0 an averaged signal for evaluating an external disturbance is generated in a time interval Δt 0 = T 4 -T 3 :

Figure 00000017
Figure 00000017

В момент времени Т4. сигнал с выхода блока интегрирования 10. через блок памяти 11. поступает на вход привода правого гребного вала 14 и через инвертор 13. на вход привода левого гребного вала 15., при этом создастся управляющий (компенсирующий) момент, равный усредненному моменту от внешнего возмущения.:At time T 4., the signal from the output of the integration unit 10. through the memory unit 11. enters the input of the drive of the right propeller shaft 14 and through the inverter 13. to the input of the drive of the left propeller shaft 15. this creates a control (compensating) moment equal to averaged moment from external disturbance .:

- управление правым гребным валом Nзд.+ΔNпр.,- management of the right propeller shaft N bldg. + ΔN ave. ,

- управление левым гребным валом Nзд.-ΔNлев. - control of the left propeller shaft N bldg. -ΔN lion.

В момент времени Т5 (через интервал времени функционирования, системы Δt15.4.) таймер 16. сформирует в блоке разности 8. сигнал разности (ϕ-ϕзд.), который с выхода блока разности 8. поступает на вход блока модуля

Figure 00000016
9., выход которого подключен к блоку сравнения 12. В блоке сравнения 12. в момент времени T5. формируется условие (3.). или (3а.).At time T 5 (by operation of a time interval Δt system 5. T 1 = T 4) form a timer 16. The difference block 8. The difference signal (φ-φ zd.), Which is output from the difference block is supplied 8. to the input of the module block
Figure 00000016
9., the output of which is connected to the comparison unit 12. In the comparison unit 12. at time T 5. the condition (3.) is formed. or (3a.).

Если сформируется условие (3а.)., то продолжается автоматическое управление движением судна в течение интервала времени Δt2 с момента времени Т5. до момента времени Т6.5.+Δt2.. В момент времени Т6. по команде таймера 16. в блоке разности 8. формируется сигнал разности (ϕ-ϕзд.), который с выхода блоке разности 8. поступает на вход блока модуля

Figure 00000018
9., выход которого подключен к блоку сравнения 12. В блоке сравнения 12. в момент времени Т6. формируется условие (3.). или (3а.).If condition (3a.) Is formed., Then the automatic control of the vessel’s movement continues during the time interval Δt 2 from the moment of time T 5. to the moment of time T 6. = T 5. + Δt 2 .. At time T 6. at the command of timer 16. in the block of difference 8. a signal of difference (ϕ-ϕ building ) is generated, which from the output of the block of difference 8. is fed to the input of the block of the module
Figure 00000018
9., the output of which is connected to the comparison unit 12. In the comparison unit 12. at time T 6. condition (3.) is formed. or (3a.).

Claims (18)

Система управления движением судна с усредненной оценкой внешнего возмущающего момента Мвозмущения усреднен., содержащая задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ, 2., датчик руля δ, 3., сумматор 4., датчик угловой скорости ω. 5., рулевой привод 6., к входу сумматора 4. подключены: задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ, 2., датчик руля δ, 3. и датчик угловой скорости ω. 5., на выходе сумматора 4. формируется типовой «ПД» закон управления движением судна при «спокойном море» (2.):The ship’s motion control system with an averaged estimate of the external disturbance moment M of the disturbance is averaged . , 1., heading sensor ϕ, 2., rudder sensor δ, 3., adder 4., angular velocity sensor ω. 5., steering gear 6., to the input of the adder 4. connected: heading unit ϕ rear. , 1., heading sensor ϕ, 2., rudder sensor δ, 3. and angular velocity sensor ω. 5., at the output of the adder 4. a typical “PD” law is formed to control the movement of the vessel in the “calm sea” (2.):
Figure 00000019
,
Figure 00000019
,
где δ - угол перекладки руля,where δ is the rudder angle,
Figure 00000020
, ϕзд. - курс и заданный курс,
Figure 00000020
, ϕ bldg. - course and preset course,
ω - угловая скорость судна,ω is the angular velocity of the vessel, К1, К2, К3 - постоянные коэффициенты регулирования,K1, K2, K3 - constant regulation coefficients, закон (2) вводится на вход рулевого привода 6., отличающаяся тем, что содержит блок модуля 9., блок интегрирования 10., блок памяти 11., блок сравнения 12., инвертор 13., привод правого гребного вала 14., привод левого гребного вала 75., таймер 16. и блок разности 8., к входу которого подключен задатчик курса ϕзд., 1., датчик курса ϕ, на выходе блока разности 8. формируется сигнал разности (ϕ-ϕзд.), который подключается: law (2) is introduced to the input of the steering drive 6., characterized in that it contains a module unit 9., an integration unit 10., a memory unit 11., a comparison unit 12., an inverter 13., the drive of the right propeller shaft 14., the drive of the left the propeller shaft 75. The timer unit 16 and 8. The difference, which is connected to the input dial rate φ zd. , 1., the heading sensor ϕ, at the output of the difference block 8. a difference signal (ϕ-ϕ building ) is formed, which is connected: а) через блок модуля 9. к блоку сравнения 12., где формируется условиеa) through the module block 9. to the comparison block 12., where the condition is formed
Figure 00000021
Figure 00000021
Δϕдопус. - фиксированная величина, илиΔϕ perm. - fixed value, or
Figure 00000022
,
Figure 00000022
,
б) через блок интегрирования 10. и блок памяти 11. к входу привода правого гребного вала 14. и через инвертор 13. к входу левого гребного вала 15., при этом на выходе блока памяти 11. формируется усредненная оценка внешнего возмущающего момента М возмущения усредн на интервале времени функционирования системы Δt0 в соответствии с зависимостьюb) through the integration unit 10. and the memory unit 11. to the input of the drive of the right propeller shaft 14. and through the inverter 13. to the input of the left propeller shaft 15., at the same time, an average estimate of the external disturbing moment M of the disturbance is generated at the output of the memory unit 11. on the time interval of the system Δt 0 in accordance with the dependence
Figure 00000023
,
Figure 00000023
,
Муправл. = Мвозмущения усредн. M control = M perturbation averag. - по зависимости
Figure 00000024
- according to
Figure 00000024
- через блок памяти 11. подключается к входам:- through the memory block 11. connected to the inputs: - привода правого гребного вала 14.: ΔNправ. = +кМуправл.,- drive the right propeller shaft 14 .: ΔN rights. = + kM control , - привода левого гребного вала 1.5 через инвертор 13.: ΔNлев. = - кМуправ..- drive the left propeller shaft 1.5 through the inverter 13 .: ΔN lion. = - kM councils. .
RU2016151829U 2016-12-28 2016-12-28 Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment RU174606U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151829U RU174606U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016151829U RU174606U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU174606U1 true RU174606U1 (en) 2017-10-23

Family

ID=60154140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016151829U RU174606U1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU174606U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110928310A (en) * 2019-12-12 2020-03-27 大连海事大学 Unmanned ship navigation following fixed time formation control method
CN114564028A (en) * 2022-03-18 2022-05-31 大连海事大学 Unmanned ship navigational speed control system driven by discrete time data and learned by self

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110928310A (en) * 2019-12-12 2020-03-27 大连海事大学 Unmanned ship navigation following fixed time formation control method
CN110928310B (en) * 2019-12-12 2022-05-13 大连海事大学 Unmanned ship navigation following fixed time formation control method
CN114564028A (en) * 2022-03-18 2022-05-31 大连海事大学 Unmanned ship navigational speed control system driven by discrete time data and learned by self

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230382454A1 (en) Vehicle steering system
US10173725B2 (en) Method for controlling electric power steering and device therefor
US10526009B2 (en) Electric power steering apparatus
JP6801565B2 (en) Vehicle steering support device and steering support method
US9733645B1 (en) System and method for controlling handling of a marine vessel
US10246128B2 (en) Travel control device for vehicle
EP3363729B1 (en) Station keeping methods
RU174606U1 (en) Ship traffic control system with averaged estimate of the external disturbing moment
US20190324462A1 (en) Heading control device and heading control method for ship
JP2015033942A (en) Motor control device
CN111196274B (en) Method and system for vehicle inclined road centering control, storage medium and vehicle
US10183697B2 (en) System and method for controlling autonomous steering
CN105416388A (en) Electric power steering device
US11827296B2 (en) Steering control device
JPH11276722A (en) Gyro for remotely controlled helicopter
JP2014193706A (en) Automatic steering device, automatic steering method and automatic steering program
JP5233197B2 (en) Vehicle steering control device
JP2021115999A (en) Control device of steering system device
US2567922A (en) Automatic pilot for aircraft
RU2459744C1 (en) Method of generating integral signal of drone gliding stabilisation and device to this end
CN113247227A (en) Rudder control device and ship
RU154419U1 (en) SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF THE MOTION OF A SHIP WITH A CHANGEABLE REGULATOR
US2623715A (en) Turn control apparatus
US11673680B2 (en) Method for controlling a hybrid helicopter in the event of an engine failure
JPH042875Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180109