RU2615846C1 - Control method of towing system movement - Google Patents

Control method of towing system movement Download PDF

Info

Publication number
RU2615846C1
RU2615846C1 RU2015143563A RU2015143563A RU2615846C1 RU 2615846 C1 RU2615846 C1 RU 2615846C1 RU 2015143563 A RU2015143563 A RU 2015143563A RU 2015143563 A RU2015143563 A RU 2015143563A RU 2615846 C1 RU2615846 C1 RU 2615846C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
towing
point
towed
axis
Prior art date
Application number
RU2015143563A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Юдин
Александр Валентинович Власов
Александр Вячеславович Кайченов
Андрей Юрьевич Висков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ")
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 образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ")
Priority to RU2015143563A priority Critical patent/RU2615846C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615846C1 publication Critical patent/RU2615846C1/en

Links

Images

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

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

FIELD: physics, control and alarm system.
SUBSTANCE: invention relates to the control method of the towing system movement . To control the towing system movement, continuous coordinate value is determined at the certain points within the loop of the towing vessel, the lateral offset from the desired position line of the center plane is calculated, the control signal under the specific law for individual elements or the entire propulsion and steering system of the towing vessel is generated, the specific coordinate system is used, its position depending on the vessel maneuvering characteristics for the withdrawal and retention of the steered vessel at the determined position or at the determined movement path is changed, two control signals are formed by the specific way depending on the positions of the points against the selected axis, the control signal for the automatic towing winch is formed according to the length of the towrope.
EFFECT: control of the towing system movement that ensures bringing of the towing and the towed vessel to the determined position on the plane and the movement along the determined path.
3 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к управлению движущимися объектами, связанными гибкой связью, например буксирной системой, элементами которой являются: буксирующее судно, буксирный трос, буксируемое судно (фиг. 1), при выполнении буксирной операции, и касается автоматического управления движительно-рулевыми комплексами буксирующего и буксируемого судов, а также техническими средствами управления буксирным тросом, например, автоматической буксирной лебедкой с использованием значений координат двух разнесенных по длине обоих судов точек в заданной координатной системе, положение и ориентация которой на плоскости определяется безопасностью выполнения буксирной операции.The invention relates to the management of moving objects connected by a flexible connection, for example, a towing system, the elements of which are: a towing vessel, a towing cable, a towed vessel (Fig. 1), when performing a towing operation, and relates to the automatic control of propulsion and steering complexes of a towed and towed vessel , as well as technical means for controlling the towing cable, for example, an automatic towing winch using the coordinates of two points spaced along the length of both vessels at coordinate system, the position and orientation of which on the plane is determined by the safety of the towing operation.

Известен способ управления движущимся судном, например, буксирующим по величине поперечных смещений двух разнесенных по длине судна точек, условно называемых носовой F и кормовой А, и условной точки G, расположенной в пределах корпуса судна в его диаметральной плоскости (ДП) (фиг. 2-6), текущее положение которой определяют исходя из текущих значений координат носовой F и кормовой A точек (Пат. РФ №2553610, опубл. 20.06.15).A known method of controlling a moving vessel, for example, towing the transverse displacements of two points spaced along the length of the vessel, conventionally called bow F and stern A, and the conditional point G located within the hull of the vessel in its diametrical plane (DP) (Fig. 2- 6), the current position of which is determined based on the current coordinate values of the bow F and stern A points (Pat. RF No. 2553610, publ. 06/20/15).

Способ заключается в том, что в пределах контура судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу судна (точка F на фиг. 2-6), а другая к корме судна (точка A на фиг. 2-6) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты точек F и A определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).The method consists in the fact that within the contour of the vessel in its diametrical plane two points are selected, one of which is located to the bow of the vessel (point F in Fig. 2-6), and the other to the stern of the vessel (point A in Fig. 2-6 ) relative to the plane of the mid-frame. The coordinates of points F and A are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m).

Значения координат позволяют непрерывно вычислять поперечные отклонения точки F(dxoF) и точки A(dxoA) от оси OYo и продольные отклонения точки F(dyoF) и точки A(dyoA) от оси ОХo.The coordinate values allow us to continuously calculate the lateral deviations of the point F (d xoF ) and point A (d xoA ) from the axis OY o and the longitudinal deviations of the point F (d yoF ) and point A (d yoA ) from the axis OX o .

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:The resulting lateral deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the vessel according to the law:

Figure 00000001
Figure 00000001

где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OY0. Сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки. На фиг. 3-6 изображены основные варианты возможных отклонений судна от оси OYo. Например, на фиг. 3, 4 ДП судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F(dxoF) и точки А(dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 3) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 4). В первом случае (фиг. 3) согласно закону (1) элементы движительно-рулевого комплекса будут обеспечивать вращение судна против часовой стрелки, что приведет к уменьшению dxoF и dxoA и в конечном итоге к совпадению ДП судна и оси OYo; во втором случае (фиг. 4) сигнал управления будет иметь положительное значение и движительно-рулевой комплекс обеспечит вращение судна по часовой стрелке, что приведет к уменьшению dxoF, dxoA и к совпадению ДП судна и оси OYo.where α 1 , α 2 are the gains along the transverse deviations of the bow and stern points of the vessel from the axis OY 0 . The signal σ y is considered positive when the vessel rotates clockwise and negative when the vessel rotates counterclockwise. In FIG. 3-6 depict the main options for possible deviations of the vessel from the axis OY o . For example, in FIG. 3, 4, the ship's DP crosses the OY o axis at a certain angle, the value of which is characterized by the values of the lateral displacements of the point F (d xoF ) and point A (d xoA ), with d xoF greater than 0, d xoA less than 0 (Fig. 3) and d xoF is less than 0, d xoA is greater than 0 (Fig. 4). In the first case (Fig. 3), according to the law (1), the elements of the propulsion and steering complex will ensure the rotation of the vessel counterclockwise, which will lead to a decrease in d xoF and d xoA and, ultimately, in coincidence of the ship’s DP and axis OY o ; in the second case (Fig. 4), the control signal will have a positive value and the propulsion-steering complex will provide the vessel to rotate clockwise, which will lead to a decrease in d xoF , d xoA and to coincide the ship's DP and axis OY o .

На фиг. 5, 6 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 5 и отрицательные на фиг. 6. Знак σу и соответствующее ему направление вращения судна, обеспечиваемое его движительно-рулевым комплексом, зависят от соотношения значений коэффициентов α1 и α2 (α1 больше α2, если знаки поперечных смещений точек F и A одинаковы, фиг. 5, 6; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и A противоположны, фиг. 3, 4). Соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений.In FIG. 5, 6, the ship's DP does not cross the line OY o , and the lateral displacements of points F, A have the same signs, positive in FIG. 5 and negative in FIG. 6. The sign σ y and the corresponding direction of rotation of the vessel, provided by its propulsion and steering complex, depend on the ratio of the coefficients α 1 and α 2 (α 1 is greater than α 2 if the signs of the transverse displacements of points F and A are the same, Fig. 5, 6; α 1 and α 2 will be equal in magnitude if the signs of the transverse displacements of the points F and A are opposite, Fig. 3, 4). The ratio of the values of the coefficients α 1 and α 2 can be selected from various considerations.

Возникающие продольные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:The resulting longitudinal deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the vessel according to the law:

Figure 00000002
Figure 00000002

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси ОХo. Сигнал σх считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку O в процессе выполнения маневрирования будет обеспечиваться исходя из условияwhere β 1 , β 2 are the gains along the longitudinal deviations of the bow and stern points of the vessel from the axis OX o . The signal σ x is considered positive when the ship is in forward motion and negative when the ship is in reverse. In this case, the conclusion of the conditional point G to the given point O during the process of performing maneuvering will be provided on the basis of the condition

Figure 00000003
Figure 00000003

Формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки O сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYo (σo):Manually or automatically form taking into account the values of the current (ϕ from , λ from ) and given (ϕ oz , λ oz ) coordinates of point O, a signal to change the position of the origin of the coordinate system X o OY o (σ o ):

Figure 00000004
Figure 00000004

где ϕот, λoт - текущие значения широты и долготы точки О соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки O соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления.where ϕ from , λ ot - current values of latitude and longitude of point O, respectively; ϕ oz , λ oz - given values of latitude and longitude of the point O, respectively; χ 1 , χ 2 - gain.

Формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N с учетом значений текущего ψт и заданного ψз угла поворота:Manually or automatically generate a signal to change the angle of rotation of the axis OY o relative to the direction by N, taking into account the values of the current ψ t and the given ψ z rotation angle:

Figure 00000005
Figure 00000005

где γ - коэффициент усиления.where γ is the gain.

При этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XоOYo определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования.In this case, the values of the given coordinates (ϕ oz , λ oz ) of the origin of the coordinate system X o OY o are determined based on the given position of the vessel on the given trajectory of maneuvering.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности управления движением судна.The value of the specified direction of the axis OY o is determined based on the safety of the motion control of the vessel.

Таким образом, меняется положение и ориентация координатной системы XоOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна.Thus, changing the position and orientation of the coordinate system of the X o OY plane allowing for the ongoing maneuvering of the vessel.

Кроме того, известен способ управления траекторией буксируемого судна по величине поперечных смещений двух разнесенных по длине буксируемого судна точек, условно называемых носовой F' и кормовой A' (патент РФ №2470828, опубл. 27.12.12).In addition, there is a method of controlling the trajectory of a towed vessel according to the lateral displacement of two points spaced along the length of the towed vessel, conventionally called bow F 'and stern A' (RF patent No. 2470828, publ. 12/27/12).

Способ заключается в том, что буксирующее судно (фиг. 7) является задатчиком траектории движения для буксируемого судна 2 и любое изменение его движения по курсу влечет за собой изменение траектории движения буксируемого судна 2 (позиция 4 на фиг. 7 - буксирный трос).The method consists in the fact that the towing vessel (Fig. 7) is the master of the trajectory of the towed vessel 2 and any change in its course of course entails a change in the trajectory of the towed vessel 2 (position 4 in Fig. 7 is the towing cable).

На буксирующем судне 1 в пределах его контура в его ДП выбирают две точки. Одна из них расположена к носу судна 1 (точка F на фиг. 7), а другая к корме судна 1 (точка A на фиг. 7) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты этих точек определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).On the towing vessel 1, two points are selected in its DP in the limits of its contour. One of them is located to the bow of the vessel 1 (point F in Fig. 7), and the other to the stern of the vessel 1 (point A in Fig. 7) relative to the plane of the midship frame. The coordinates of these points are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m).

Значения координат точки F(XoF, YoF) и точки A(ХоА, YoA) позволяют непрерывно вычислять положение линии ДП буксирующего судна 1 и передавать его на буксируемое судно 2.The coordinates of point F (X oF , Y oF ) and point A (X oA , Y oA ) allow you to continuously calculate the position of the line of the towing vessel 1 and transfer it to the towed vessel 2.

На буксируемом судне 2 в пределах его контура в его ДП выбирают две точки. Одна из них расположена к носу буксируемого судна 2 (точка F' на фиг. 7), а другая к его корме (точка A' на фиг. 7) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты этих точек определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).On a towed vessel 2, two points are selected in its DP within its contour. One of them is located to the bow of the towed vessel 2 (point F 'in Fig. 7), and the other to its stern (point A' in Fig. 7) relative to the plane of the midship frame. The coordinates of these points are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m).

Непрерывное определение значений координат точек F'(XoF', YoF') и A'(ХоА', YoA') буксируемого судна 2 позволяет непрерывно вычислять поперечные смещения точки F'(dF') и точки A'(dA') от текущего положения линии ДП буксирующего судна 1 (позиция 3 на фиг. 7) Причем поперечное смещение точки F' или A' от линии ДП буксирующего судна 1 считается положительным, если точка (F' или A') смещается вправо и отрицательным, если она смещается влево относительно линии ДП буксирующего судна 1.The continuous determination of the coordinates of the points F '(X oF' , Y oF ' ) and A' (X oA ' , Y oA' ) of the towed vessel 2 allows us to continuously calculate the lateral displacements of the point F '(d F' ) and the point A '(d A ' ) from the current position of the DP line of the towing vessel 1 (position 3 in Fig. 7) Moreover, the lateral displacement of the point F' or A 'from the DP line of the towing vessel 1 is considered positive if the point (F' or A ') is shifted to the right and negative if it is shifted to the left relative to the DP line of the towing vessel 1.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксируемого судна по закону:The resulting lateral deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the towed vessel according to the law:

Figure 00000006
Figure 00000006

где kF', kA' - коэффициенты усиления по поперечным смещениям носовой и кормовой точек буксируемого судна 2 от линии ДП буксирующего судна 1. Это положительные величины, причем численное значение коэффициента kF' больше численного значения коэффициента kА'.where k F ' , k A' are the gains along the transverse displacements of the bow and stern points of the towed vessel 2 from the DP line of the towing vessel 1. These are positive values, and the numerical value of the coefficient k F 'is greater than the numerical value of the coefficient k A' .

Значения отклонений точек F' и A' от линии ДП буксирующего судна 1 определяются по формулам:The deviations of the points F 'and A' from the DP line of the towing vessel 1 are determined by the formulas:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где XoF, YoF, ХоA, YoA - координаты носовой и кормовой точек буксирующего судна; XoF', YoF', ХоА', YoA' - координаты носовой и кормовой точек буксируемого судна.where X oF , Y oF , X oA , Y oA - the coordinates of the bow and stern points of the towing vessel; X oF ' , Y oF' , X oA ' , Y oA' - the coordinates of the bow and stern points of the towed vessel.

Однако управление буксирной системой будет удовлетворять требованиям безопасности только в том случае, когда управления буксирующим и буксируемым судном взаимосвязаны, то есть буксирная система управляется как единый управляемый технический комплекс. В частности, для обеспечения безопасности буксирной операции в определенных условиях плавания требуется не только синхронное управление буксирующим и буксируемым судами, но и автоматическое регулирование длины буксирного троса, так как длина буксирного троса оказывает влияние на управляемость буксирной системы. Способ управления движением судна (патент РФ №2553610, опубл. 20.06.15) и способ управления траекторией движения буксируемого судна (патент РФ №2470828, опубл. 27.12.12) не способствуют в полной мере выполнению условий безопасности при осуществлении буксирной операции, так как не обеспечивают взаимосвязанное управление буксирующим и буксируемым судами как единым управляемым техническим комплексом.However, the control of the towing system will satisfy the safety requirements only if the controls of the towing and towed vessel are interconnected, that is, the towing system is controlled as a single controlled technical complex. In particular, to ensure the safety of the towing operation in certain sailing conditions, not only synchronous control of the towing and towing vessels is required, but also automatic regulation of the length of the towing cable, since the length of the towing cable affects the handling of the towing system. The method of controlling the movement of the vessel (RF patent No. 2553610, publ. 06/20/15) and the method of controlling the trajectory of the towed vessel (RF patent No. 2470828, publ. 12/27/12) do not fully contribute to the fulfillment of the safety conditions during the towing operation, since do not provide the interconnected management of towed and towed vessels as a single managed technical complex.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в приведении буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости при выполнении движения буксирной системы по заданной траектории с соблюдением условия периодического изменения заданного положения буксирующего и буксируемого судов исходя из требований безопасности выполнения буксирной операции.The technical result, to which the claimed invention is directed, consists in bringing the towed and towed vessel to a predetermined position on the plane when the towing system moves along a predetermined path, subject to the conditions for periodically changing the set position of the towed and towed vessels based on safety requirements for the towing operation.

Для достижения указанного технического результата в способе управления движущимся судном, когда в пределах контура судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу судна (точка F на фиг. 2-6), а другая к корме судна (точка A на фиг. 2-6) относительно плоскости мидель-шпангоута. Координаты точек F и A определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м).To achieve the specified technical result in the method of controlling a moving vessel, when two points are selected within the vessel contour in its diametrical plane, one of which is located at the bow of the vessel (point F in Fig. 2-6) and the other at the stern of the vessel (point A in Fig. 2-6) relative to the plane of the midship frame. The coordinates of points F and A are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m).

Значения координат позволяют непрерывно вычислять поперечные отклонения точки F(dxoF) и точки A(dxoA) от оси OYo и продольные отклонения точки F(dyoF) и точки A(dyoA) от оси ОХo. Знаки указанных отклонений зависят от октанта декартовой координатной системы XoOYo, в котором находятся точки F и А.The coordinate values allow us to continuously calculate the lateral deviations of the point F (d xoF ) and point A (d xoA ) from the axis OY o and the longitudinal deviations of the point F (d yoF ) and point A (d yoA ) from the axis OX o . The signs of these deviations depend on the octant of the Cartesian coordinate system X o OY o , in which the points F and A.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:The resulting lateral deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the vessel according to the law:

Figure 00000009
Figure 00000009

где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OY0. Сигнал σy считается положительным при вращении судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении судна против часовой стрелки. На фиг. 3-6 изображены основные варианты возможных отклонений судна от оси OYo. Например, на фиг. 3, 4 ДП судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F(dxoF) и точки А(dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 3) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 4). В первом случае (фиг. 3) согласно закону (*) элементы движительно-рулевого комплекса будут обеспечивать вращение судна против часовой стрелки, что приведет к уменьшению dxoF и dxoA и в конечном итоге к совпадению ДП судна и оси OYo; во втором случае (фиг. 4) сигнал управления будет иметь положительное значение и движительно-рулевой комплекс обеспечит вращение судна по часовой стрелке, что приведет к уменьшению dxoF, dxoA и к совпадению ДП судна и оси OYo.where α 1 , α 2 are the gains along the transverse deviations of the bow and stern points of the vessel from the axis OY 0 . The signal σ y is considered positive when the vessel rotates clockwise and negative when the vessel rotates counterclockwise. In FIG. 3-6 depict the main options for possible deviations of the vessel from the axis OY o . For example, in FIG. 3, 4, the ship's DP crosses the OY o axis at a certain angle, the value of which is characterized by the values of the lateral displacements of the point F (d xoF ) and point A (d xoA ), with d xoF greater than 0, d xoA less than 0 (Fig. 3) and d xoF is less than 0, d xoA is greater than 0 (Fig. 4). In the first case (Fig. 3), according to the law (*), the elements of the propulsion and steering complex will ensure the rotation of the vessel counterclockwise, which will lead to a decrease in d xoF and d xoA and ultimately to coincidence of the ship's DP and axis OY o ; in the second case (Fig. 4), the control signal will have a positive value and the propulsion-steering complex will provide the vessel to rotate clockwise, which will lead to a decrease in d xoF , d xoA and to coincide the ship's DP and axis OY o .

На фиг. 5, 6 ДП судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, А имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 5 и отрицательные на фиг. 6. Знак σy и соответствующее ему направление вращения судна, обеспечиваемое его движительно-рулевым комплексом, зависят от соотношения значений коэффициентов α1 и α2 (α1 больше α2, если знаки поперечных смещений точек F и A одинаковы, фиг. 5, 6; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и A противоположны, фиг. 3, 4). Соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений. Например, если считать, что отклонение направления ДП судна от линии OYo будет находиться в пределах ±90°, то указанное соотношение будет определяться выражением:In FIG. 5, 6, the ship's DP does not cross the line OY o , and the lateral displacements of points F, A have the same signs, positive in FIG. 5 and negative in FIG. 6. The sign of σ y and the corresponding direction of rotation of the vessel, provided by its propulsion and steering complex, depend on the ratio of the coefficients α 1 and α 2 (α 1 is greater than α 2 if the signs of the transverse displacements of points F and A are the same, Fig. 5, 6; α 1 and α 2 will be equal in magnitude if the signs of the transverse displacements of the points F and A are opposite, Fig. 3, 4). The ratio of the values of the coefficients α 1 and α 2 can be selected from various considerations. For example, if we assume that the deviation of the direction of the ship's drift from the line OY o will be within ± 90 °, then this ratio will be determined by the expression:

Figure 00000010
Figure 00000010

где l - расстояние между точками F и А.where l is the distance between points F and A.

Возникающие продольные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса судна по закону:The resulting longitudinal deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the vessel according to the law:

Figure 00000011
Figure 00000011

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси ОХo. Сигнал σх считается положительным при движении судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку O в процессе выполнения ключевой судовой операции будет обеспечиваться исходя из условия (см. фиг. 2)where β 1 , β 2 are the gains along the longitudinal deviations of the bow and stern points of the vessel from the axis OX o . The signal σ x is considered positive when the ship is in forward motion and negative when the ship is in reverse. In this case, the withdrawal of the conditional point G to the given point O in the process of performing a key ship operation will be ensured based on the condition (see Fig. 2)

Figure 00000012
Figure 00000012

Формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки O сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYo (σo):Manually or automatically form taking into account the values of the current (ϕ from , λ from ) and given (ϕ oz , λ oz ) coordinates of point O, a signal to change the position of the origin of the coordinate system X o OY o (σ o ):

Figure 00000013
Figure 00000013

где ϕот, λот - текущие значения широты и долготы точки O соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки O соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления.where ϕ from , λ from are the current latitude and longitude of the point O, respectively; ϕ oz , λ oz - given values of latitude and longitude of the point O, respectively; χ 1 , χ 2 - gain.

Формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N с учетом значений текущего ψт и заданного ψз угла поворота:Manually or automatically generate a signal to change the angle of rotation of the axis OY o relative to the direction by N, taking into account the values of the current ψ t and the given ψ z rotation angle:

Figure 00000014
Figure 00000014

где γ - коэффициент усиления.where γ is the gain.

При этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XоOYo определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования.In this case, the values of the given coordinates (ϕ oz , λ oz ) of the origin of the coordinate system X o OY o are determined based on the given position of the vessel on the given trajectory of maneuvering.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности и энергетической эффективности управления движением судна.The value of the specified direction of the axis OY o is determined based on the safety and energy efficiency of the motion control of the vessel.

Таким образом, меняется положение и ориентация координатной системы XоOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна.Thus, changing the position and orientation of the coordinate system of the X o OY plane allowing for the ongoing maneuvering of the vessel.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанных выше известных, указанных выше, являются следующие:Distinctive features of the proposed method from the above known above, are the following:

- для обеспечения регулирования длины буксирного троса перпендикулярно оси OYo устанавливается дополнительная ось O'Х'o (фиг. 1), исходное положение которой определяется исходным положением точки O' на оси OYo, которое в свою очередь определяется исходным положением условной точки буксируемого судна G' на поверхности Земли в момент начала буксирной операции, то есть на момент начала буксирной операции положениея точек O' и G' на поверхности Земли совпадают, при этом в процессе буксировки положение оси O'Х'o может меняться с учетом соблюдения условий безопасности выполнения буксирной операции, в частности, для уменьшения амплитуды рыскания буксируемого судна, величина сигнала управления, поступающего на управляющий элемент автоматической буксирной лебедки, определяется разностью заданного ltз и текущего ltт значений длины буксирного троса- for adjusting the length of the tow rope perpendicular OY o additional axle set O'H axis 'o (Figure 1.), The starting position is determined by the initial position of the point O' on the axis OY o, which in turn is determined by the initial position of the notional point towed vessel G 'on the surface of the Earth at the time the towing operation begins, that is, at the time the towing operation begins, the positions of the points O' and G 'on the Earth's surface coincide, while in the process of towing the position of the O'X' o axis can change taking into account the observance In order to ensure the safety of the towing operation, in particular, to reduce the yaw amplitude of the towed vessel, the magnitude of the control signal supplied to the control element of the automatic towing winch is determined by the difference between the specified l t3 and current l tt values of the length of the tow rope

Figure 00000015
Figure 00000015

где δ - коэффициент усиления;where δ is the gain;

- дополнительно для обеспечения вывода и удержания буксируемого судна на заданной траектории движения, когда ДП буксируемого судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка G' (фиг. 8) буксируемого судна совпадает с положением точки O' на поверхности Земли, формируют два сигнала управления:- additionally, to ensure the withdrawal and retention of the towed vessel on a given trajectory, when the DP of the towed vessel coincides with the positive direction of the axis OY o , and the conditional point G '(Fig. 8) of the towed vessel coincides with the position of the point O' on the Earth's surface, two control signal:

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

где dx'oF', dyoF' - отклонения носовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно (фиг. 8); dx'oA', dyoA' - отклонения кормовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно; знаки отклонений dx'oF', dyoF' и dx'oA', dyoA' определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F' или A') в координатной системе X'oO'Yo; α'1, α'2, β'1, β'2 - коэффициенты усиления, подбираемые специально для конкретного буксируемого судна и конкретной буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении; значения коэффициентов α'1, α'2, β'1, β'2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α'1=-1,1; α'2=0,9; β'1=-1,0; β'2=-1,0. Сигнал σ'y считается положительным при вращении буксируемого судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксируемого судна против часовой стрелки. Сигнал σ'х считается положительным при движении буксируемого судна передним ходом и отрицательным при движении буксируемого судна задним ходом.where d x'oF ' , d yoF' - deviations of the bow point of the towed vessel from the axis OY o and O'X ' o, respectively (Fig. 8); d x'oA ' , d yoA' - deviations of the stern point of the towed vessel from the axis OY o and O'X ' o, respectively; the signs of the deviations d x'oF ' , d yoF' and d x'oA ' , d yoA' are determined taking into account the location of the corresponding point (F 'or A') in the coordinate system X ' o O'Y o ; α ' 1 , α' 2 , β ' 1 , β' 2 - gain factors selected specifically for a specific towed vessel and a specific towing operation in order to improve the quality of control during its implementation; the values of the coefficients α ' 1 , α' 2 , β ' 1 , β' 2 can be determined by computer simulation of a specific towing operation, for example, α ' 1 = -1.1; α ' 2 = 0.9; β ' 1 = -1.0; β ' 2 = -1.0. The signal σ ' y is considered positive when the towed vessel rotates clockwise and negative when the towed vessel rotates counterclockwise. The signal σ ' x is considered positive when the towed vessel is in reverse and negative when the towed vessel is in reverse.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-8.The proposed method is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-8.

На фиг. 1 представлена общая схема буксировки, на фиг. 2 - управление буксирующим судном, на фиг. 3, 4, 5, 6 показаны основные варианты возможных отклонений судов от оси OY0, на фиг. 7 - управление буксируемым судном по патенту №2470828, на фиг. 8 - управление буксируемым судном по предлагаемому способу.In FIG. 1 shows a general towing diagram; FIG. 2 - control of a towing vessel, in FIG. 3, 4, 5, 6 show the main options for possible deviations of vessels from the axis OY 0 , in FIG. 7 - control towed vessel according to patent No. 2470828, in FIG. 8 - control towed vessel by the proposed method.

Предлагаемый способ управления движением буксирной системы для приведения буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости при выполнении движения буксирной системы по заданной траектории с соблюдением условия периодического изменения заданного положения буксирующего и буксируемого судов исходя из требований безопасности выполнения буксирной операции, осуществляется следующим способом:The proposed method of controlling the movement of the towing system to bring the towing and towed vessel to a predetermined position on the plane when the towing system moves along a predetermined path, subject to the conditions for periodically changing the set position of the towing and towed vessels based on safety requirements for the towing operation, is carried out in the following way:

в пределах контура буксирующего судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу буксирующего судна (точка F на фиг. 2), а другая к корме буксирующего судна (точка A на фиг. 2) относительно плоскости мидель-шпангоута. Расстояние между точками F и A выбирают в зависимости от технической возможности размещения в этих точках приемных антенн спутниковой навигационной системы (СНС). Чем больше это расстояние, тем качественнее работа системы управления движением буксирующего судна относительно оси OYo.within the contour of the towing vessel in its diametrical plane, two points are selected, one of which is located to the bow of the towing vessel (point F in Fig. 2), and the other to the stern of the towing vessel (point A in Fig. 2) relative to the plane of the midship frame. The distance between the points F and A is selected depending on the technical feasibility of placing at these points the receiving antennas of the satellite navigation system (SNA). The greater this distance, the better the operation of the system for controlling the movement of the towing vessel relative to the axis OY o .

Координаты точек F и A определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м), это стало возможным с введением в СНС береговых станций, вычисляющих и передающих на судно дифференциальные поправки.The coordinates of points F and A are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m), this became possible with the introduction of coastal stations in the SNA, which calculate and transmit differential corrections to the vessel.

Значения координат позволяют непрерывно вычислять поперечные отклонения точки F(dxoF) и точки A(dxoA) от оси OYo и продольные отклонения точки F(dyoF) и точки A(dyoA) от оси ОХо (фиг. 2). Знаки указанных отклонений зависят от октанта декартовой координатной системы XoOYo, в котором находятся точки F и A.The coordinate values allow you to continuously calculate the lateral deviations of the point F (d xoF ) and point A (d xoA ) from the axis OY o and the longitudinal deviations of the point F (d yoF ) and point A (d yoA ) from the axis OX about (Fig. 2). The signs of these deviations depend on the octant of the Cartesian coordinate system X o OY o , in which the points F and A.

Возникающие поперечные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна по закону:The resulting lateral deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the towing vessel according to the law:

Figure 00000018
Figure 00000018

где ось α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным отклонениям носовой и кормовой точек судна от оси OY0. Сигнал σy считается положительным при вращении буксирующего судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксирующего судна против часовой стрелки. На фиг. 3-6 изображены основные варианты возможных отклонений буксирующего судна от оси OYo. Например, на фиг. 3, 4 ДП буксирующего судна пересекает ось OYo под некоторым углом, величина которого характеризуется значениями поперечных смещений точки F(dxoF) и точки А(dxoA), причем dxoF больше 0, dxoA меньше 0 (фиг. 3) и dxoF меньше 0, dxoA больше 0 (фиг. 4). В первом случае (фиг. 3) согласно закону (1) элементы движительно-рулевого комплекса будут обеспечивать вращение буксирующего судна против часовой стрелки, что приведет к уменьшению dxoF и dxoA и в конечном итоге к совпадению ДП буксирующего судна и оси OYo; во втором случае (фиг. 4) сигнал управления будет иметь положительное значение и движительно-рулевой комплекс обеспечит вращение буксирующего судна по часовой стрелке, что приведет к уменьшению dxoF, dxoA и к совпадению ДП буксирующего судна и оси OYo.where the axis α 1 , α 2 are the gains along the transverse deviations of the bow and stern points of the vessel from the axis OY 0 . The signal σ y is considered positive when the towing vessel rotates clockwise and negative when the towing vessel rotates counterclockwise. In FIG. 3-6 depict the main options for possible deviations of the towing vessel from the axis OY o . For example, in FIG. 3, 4, the DP of the towing vessel crosses the OY o axis at a certain angle, the value of which is characterized by the values of the lateral displacements of the point F (d xoF ) and point A (d xoA ), with d xoF greater than 0, d xoA less than 0 (Fig. 3) and d xoF is less than 0, d xoA is greater than 0 (Fig. 4). In the first case (Fig. 3), according to law (1), the elements of the propulsion and steering complex will ensure the towing vessel rotates counterclockwise, which will lead to a decrease in d xoF and d xoA and ultimately to coincidence of the DP of the towing vessel and the axis OY o ; in the second case (Fig. 4), the control signal will have a positive value and the propulsion-steering complex will ensure the towing vessel rotates clockwise, which will lead to a decrease in d xoF , d xoA and to coincide the DP of the towing vessel and the axis OY o .

На фиг. 5, 6 ДП буксирующего судна не пересекает линию OYo, а поперечные смещения точек F, A имеют одинаковые знаки, положительные на фиг. 5 и отрицательные на фиг. 6. Знак σy и соответствующее ему направление вращения буксирующего судна, обеспечиваемое его движительно-рулевым комплексом, зависят от соотношения значений коэффициентов α1 и α2 (α1 больше α2, если знаки поперечных смещений точек F и A одинаковы, фиг. 5, 6; α1 и α2 будут равны по величине, если знаки поперечных смещений точек F и A противоположны, фиг. 3, 4). Соотношение значений коэффициентов α1 и α2 может быть выбрано из различных соображений. Например, если считать, что отклонение направления ДП 3 судна 1 от линии OYo будет находиться в пределах ±90°, то указанное соотношение будет определяться выражением:In FIG. 5, 6, the DP of the towing vessel does not cross the line OY o , and the lateral displacements of points F, A have the same signs, positive in FIG. 5 and negative in FIG. 6. The sign of σ y and the corresponding direction of rotation of the towing vessel provided by its propulsion and steering complex depend on the ratio of the coefficients α 1 and α 2 (α 1 is greater than α 2 if the signs of the transverse displacements of points F and A are the same, Fig. 5 , 6; α 1 and α 2 will be equal in magnitude if the signs of the transverse displacements of the points F and A are opposite, Fig. 3, 4). The ratio of the values of the coefficients α 1 and α 2 can be selected from various considerations. For example, if we assume that the deviation of the direction of the DP 3 of vessel 1 from the line OY o will be within ± 90 °, then this ratio will be determined by the expression:

Figure 00000019
Figure 00000019

где l - расстояние между точками F и A.where l is the distance between points F and A.

Возникающие продольные отклонения вырабатывают сигнал управления для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна по закону:The resulting longitudinal deviations generate a control signal for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the towing vessel according to the law:

Figure 00000020
Figure 00000020

где β1, β2 - коэффициенты усиления по продольным отклонениям носовой и кормовой точек буксирующего судна от оси ОХo. Сигнал σх считается положительным при движении буксирующего судна передним ходом и отрицательным при движении судна задним ходом. При этом вывод условной точки G в заданную точку O в процессе выполнения буксирной операции будет обеспечиваться исходя из условияwhere β 1 , β 2 are the gains along the longitudinal deviations of the bow and stern points of the towing vessel from the axis OX o . The signal σ x is considered positive when the towing vessel is in forward motion and negative when the vessel is in reverse. In this case, the output of the conditional point G to the given point O in the process of performing the towing operation will be provided based on the condition

Figure 00000021
Figure 00000021

Формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки O сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYo (σo):Manually or automatically form taking into account the values of the current (ϕ from , λ from ) and given (ϕ oz , λ oz ) coordinates of point O, a signal to change the position of the origin of the coordinate system X o OY o (σ o ):

Figure 00000022
Figure 00000022

где ϕот, λот - текущие значения широты и долготы точки O соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки O соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления.where ϕ from , λ from are the current latitude and longitude of the point O, respectively; Lake φ, λ Lake - setpoints latitude and longitude point O, respectively; χ 1 , χ 2 - gain.

Формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N с учетом значений текущего ψт и заданного ψз угла поворота:Manually or automatically generate a signal to change the angle of rotation of the axis OY o relative to the direction by N, taking into account the values of the current ψ t and the given ψ z rotation angle:

Figure 00000023
Figure 00000023

где γ - коэффициент усиления.where γ is the gain.

При этом значения заданных координат (ϕоз, λоз) начала координатной системы XoOYo определяют исходя из заданного положения буксирующего судна на заданной траектории движения.In this case, the values of the specified coordinates (ϕ oz , λ oz ) of the origin of the coordinate system X o OY o are determined based on the given position of the towing vessel on a given trajectory.

Значение заданного направления оси OYo определяют исходя из безопасности выполнения буксирной операции. В частности, при движении буксирующего судна по заданной траектории буксировки положение оси OYo может направляться по касательной к заданной траектории движения.The value of the specified direction of the axis OY o is determined based on the safety of the towing operation. In particular, when a towing vessel moves along a predetermined towing path, the position of the axis OY o can be directed tangentially to a predetermined motion path.

Таким образом, меняется положение и ориентация координатной системы XoOYo на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования буксирующего судна при выполнении буксирной операции.Thus, the position and orientation of the coordinate system X o O o o on the plane changes, taking into account the peculiarities of the maneuvering of the towing vessel when performing the towing operation.

Для обеспечения вывода и удержания буксируемого судна на заданной траектории движения, когда ДП буксируемого судна совпадает с положительным направлением оси OYo (фиг. 8), а условная точка G' буксируемого судна совпадает с положением точки O' на поверхности Земли, формируются два сигнала управления:To ensure the withdrawal and retention of the towed vessel on a given trajectory, when the DP of the towed vessel coincides with the positive direction of the axis OY o (Fig. 8), and the conditional point G 'of the towed vessel coincides with the position of the point O' on the Earth's surface, two control signals are generated :

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

где dx'oF', dyoF' - отклонения носовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно (фиг. 8); dx'oA', dyoA' - отклонения кормовой точки буксируемого судна от оси OYo и O'Х'o соответственно; знаки отклонений dx'oF', dyoF' и dx'oA', dyoA' определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F' или A') в координатной системе X'oO'Yo; α'1, α'2, β'1, β'2 - коэффициенты усиления, подбираемые специально для конкретного буксируемого судна и конкретной буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении; значения коэффициентов α'1, α'2, β'1, β'2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α'1=-1,1; α'2=0,9; β'1=-1,0; β'2=-1,0. Сигнал σ'y считается положительным при вращении буксируемого судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксируемого судна против часовой стрелки. Сигнал σ'х считается положительным при движении буксируемого судна передним ходом и отрицательным при движении буксируемого судна задним ходом.where d x'oF ' , d yoF' - deviations of the bow point of the towed vessel from the axis OY o and O'X ' o, respectively (Fig. 8); d x'oA ' , d yoA' - deviations of the stern point of the towed vessel from the axis OY o and O'X ' o, respectively; the signs of the deviations d x'oF ' , d yoF' and d x'oA ' , d yoA' are determined taking into account the location of the corresponding point (F 'or A') in the coordinate system X ' o O'Y o ; α ' 1 , α' 2 , β ' 1 , β' 2 - gain factors selected specifically for a specific towed vessel and a specific towing operation in order to improve the quality of control during its implementation; the values of the coefficients α ' 1 , α' 2 , β ' 1 , β' 2 can be determined by computer simulation of a specific towing operation, for example, α ' 1 = -1.1; α ' 2 = 0.9; β ' 1 = -1.0; β ' 2 = -1.0. The signal σ ' y is considered positive when the towed vessel rotates clockwise and negative when the towed vessel rotates counterclockwise. The signal σ ' x is considered positive when the towed vessel is in reverse and negative when the towed vessel is in reverse.

При возникновении необходимости изменения длины буксирного троса с целью обеспечения безопасности выполнения буксирной операции в конкретных условиях плавания меняется положение точки O' начала координатной системы X'oO'Yo (фиг. 1) на поверхности Земли, величина сигнала управления, поступающего на управляющий элемент автоматической буксирной лебедки, определяется разностью заданного ltз и текущего ltт значений длины буксирного троса (фиг. 1)If there is a need to change the length of the towing cable in order to ensure the safety of the towing operation in specific sailing conditions, the position of the point O 'of the coordinate system X' o O'Y o (Fig. 1) on the Earth's surface changes, the magnitude of the control signal supplied to the control element automatic towing winch, determined by the difference between the specified l t3 and current l tt values of the length of the tow rope (Fig. 1)

Figure 00000026
Figure 00000026

где δ - коэффициент усиления.where δ is the gain.

При этом в процессе буксировки положение оси O'Х'o может меняться с учетом соблюдения условий безопасности выполнения буксирной операции, в частности, для уменьшения амплитуды рыскания буксируемого судна или при движении в стесненных условиях плавания.Moreover, in the process of towing the position of the axis O'X ' o can be changed taking into account the safety conditions for performing the towing operation, in particular, to reduce the yaw amplitude of the towed vessel or when moving in cramped sailing conditions.

В результате применения данного изобретения достигается возможность получения технического результата - обеспечение приведения буксирующего и буксируемого судна в заданное положение на плоскости при выполнении движения буксирной системы по заданной траектории с соблюдением условия периодического изменения заданного положения буксирующего и буксируемого судов исходя из требований безопасности выполнения буксирной операции.As a result of the application of this invention, it is possible to obtain a technical result - ensuring that the towing and towed vessel is brought to a predetermined position on the plane when the towing system moves along a predetermined path, subject to the conditions for periodically changing the set position of the towing and towed vessels based on safety requirements for the towing operation.

Claims (21)

1. Способ управления движением буксирной системы, заключающийся в том, что в пределах контура буксирующего судна в его диаметральной плоскости выбирают две точки, одна из которых расположена к носу буксирующего судна точка F, а другая к корме буксирующего судна точка А относительно плоскости мидель-шпангоута, координаты точек F и А определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м), значения координат используют для непрерывного вычисления поперечных смещений точки F (dxoF) и точки А (dxoA) от заданной линии положения диаметральной плоскости (ДП), на основе возникающих поперечных смещений вырабатывают сигнал для работы отдельных элементов или всего движительно-рулевого комплекса буксирующего судна по закону:1. The method of controlling the movement of the towing system, which consists in the fact that within the contour of the towing vessel in its diametrical plane, two points are selected, one of which is point F to the bow of the towing vessel and the other point A to the stern of the towing vessel relative to the midship frame , the coordinates of points F and A are determined continuously with high accuracy (± 1.0 m), the coordinate values are used to continuously calculate the transverse displacements of point F (d xoF ) and point A (d xoA ) from a given line of position of the diametrical plane (DP ), based on the resulting lateral displacements, a signal is generated for the operation of individual elements or the entire propulsion and steering complex of the towing vessel according to the law: σ=α1×dxoF+α2×dxoA,σ = α 1 × d xoF + α 2 × d xoA, где α1, α2 - коэффициенты усиления по поперечным смещениям носовой и кормовой точек судна от заданной линии положения ДП, это положительные величины, причем α1 больше α2, используют координатную систему XoOYo меняют ее положение и ориентацию на плоскости с учетом особенностей осуществляемого маневрирования судна при выполнении конкретной ключевой судовой операции, для обеспечения вывода и удержания управляемого судна в заданном положении, когда ДП судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка судна G совпадает с положением заданной точки О, началом координатной системы XoOYo, на поверхности Земли, формируют два сигнала управления:where α 1 , α 2 are the gains along the transverse displacements of the bow and stern points of the vessel from a given line of the DP position, these are positive values, and α 1 is greater than α 2 , use the coordinate system X o OY o change its position and orientation on the plane, taking into account the features of the maneuvering of the vessel when performing a specific key ship operation, to ensure the withdrawal and retention of the guided vessel in a predetermined position, when the ship's drift coincides with the positive axis direction OY o , and the conditional point of the ship G coincides the position of a given point O, the beginning of the coordinate system X o OY o , on the surface of the Earth, form two control signals: σy=α1×dxoF+α2dxoA;σ y = α 1 × d xoF + α 2 d xoA ; σx=β1×dyoF+β2dyoA,σ x = β 1 × d yoF + β 2 d yoA , где dxoF, dyoF - отклонения носовой точки судна от оси OYo и OXo соответственно, dxoA, dyoA - отклонения кормовой точки судна от оси OYo и OXo соответственно; знаки отклонений dxoF, dyoF и dxoA, dyoA определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F или А) в координатной системе XoOYo; сигнал σу считается положительным при вращении буксирующего судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксирующего судна против часовой стрелки, сигнал σx считается положительным при движении буксирующего судна передним ходом и отрицательным при движении буксирующего судна задним ходом; формируют вручную или автоматически с учетом значений текущих (ϕот, λот) и заданных (ϕоз, λоз) координат точки О сигнал на изменение положения начала координатной системы XoOYo (σо):where d xoF , d yoF are the deviations of the bow of the ship from the axis OY o and OX o, respectively, d xoA , d yoA are the deviations of the stern of the ship from the axis OY o and OX o, respectively; signs of deviations d xoF , d yoF and d xoA , d yoA are determined taking into account the location of the corresponding point (F or A) in the coordinate system X o OY o ; the signal σ y is considered positive when the towing vessel rotates clockwise and negative when the towing vessel rotates counterclockwise, the signal σ x is considered positive when the towing vessel moves in reverse and negative when the towing vessel moves in reverse; form manually or automatically, taking into account the values of the current (ϕ from , λ from ) and given (ϕ oz , λ oz ) coordinates of point O, a signal to change the position of the origin of the coordinate system X o OY o (σ о ): σo=χ1×(ϕоз-ϕот)+χ2×(λоз-λот),σ o = χ 1 × (ϕ oz -ϕ from ) + χ 2 × (λ oz -λ from ), где ϕот, λот - текущие значения широты и долготы точки О соответственно; ϕоз, λоз - заданные значения широты и долготы точки О соответственно; χ1, χ2 - коэффициенты усиления, формируют вручную или автоматически сигнал на изменение угла поворота оси OYo относительно направления на N (север) с учетом значений текущего Ψт и заданного Ψз угла поворота:where ϕ from , λ from are the current latitude and longitude of point O, respectively; ϕ oz , λ oz - given values of latitude and longitude of point O, respectively; χ 1 , χ 2 - gain, form a signal manually or automatically to change the angle of rotation of the axis OY o relative to the direction to N (north), taking into account the values of the current Ψ t and the given Ψ з rotation angle: σΨ=γ×(Ψз×Ψт),σ Ψ = γ × (Ψ s × Ψ t ), где γ - коэффициент усиления, при этом значения заданных координат ϕоз, λоз начала координатной системы XoOYo определяют исходя из заданного положения судна на заданной траектории маневрирования, например, при выполнении швартовной операции;where γ is the gain, while the values of the given coordinates ϕ oz , λ oz of the coordinate system X o OY o are determined on the basis of the given position of the vessel on a given trajectory of maneuvering, for example, when performing a mooring operation; положение и ориентация координатной системы XoOYo на плоскости выбирается с учетом особенностей осуществляемого маневрирования буксирующего судна при выполнении буксирной операции;the position and orientation of the coordinate system X o OY o on the plane is selected taking into account the peculiarities of the maneuvering of the towing vessel when performing the towing operation; коэффициенты усиления α1, α2, β1, β2 подбирают специально для конкретного буксирующего судна и конкретных условий осуществления буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении, при этом значения коэффициентов α1, α2, β1, β2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α1 = -1,1; α2 = 0,9; β1 = -1,0; β2 = -1,0,the gains α 1 , α 2 , β 1 , β 2 are selected specifically for a specific towing vessel and the specific conditions of the towing operation in order to improve the quality of control during its implementation, while the values of the coefficients α 1 , α 2 , β 1 , β 2 can be determined by computer simulation of a specific towing operation, for example α 1 = -1.1; α 2 = 0.9; β 1 = -1.0; β 2 = -1.0, отличающийся тем, что для обеспечения вывода и удержания буксируемого судна на заданной траектории движения, когда ДП буксируемого судна совпадает с положительным направлением оси OYo, а условная точка G' буксируемого судна совпадает с положением точки О' на поверхности Земли, формируют два сигнала управления:characterized in that to ensure the withdrawal and retention of the towed vessel on a given trajectory, when the DP of the towed vessel coincides with the positive direction of the axis OY o , and the conditional point G 'of the towed vessel coincides with the position of the point O' on the Earth's surface, two control signals are generated: σ'y=α'1×dx'oF'+α'2dx'oA';σ ' y = α' 1 × d x'oF ' + α' 2 d x'oA ' ; σ'x=β'1×dyoF'+β'2dyoA',σ ' x = β' 1 × d yoF ' + β' 2 d yoA ' , где dx'oF', dyoF' - отклонения носовой точки буксируемого судна от оси OYo и О'Х'о соответственно (фиг. 5); dx'oA', dyoA' - отклонения кормовой точки буксируемого судна от оси OYo и О'Х'о соответственно; знаки отклонений dx'oF', dyoF' и dx'oA', dyoA' определяют с учетом места расположения соответствующей точки (F' или А') в координатной системе X'oO'Yo; α'1, α'2, β'1, β'2 - коэффициенты усиления, подбираемые специально для конкретного буксируемого судна и конкретной буксирной операции с целью повышения качества управления при ее выполнении; значения коэффициентов α'1, α'2, β'1, β'2 могут быть определены компьютерным моделированием конкретной буксирной операции, например α'1 = -1,1; α'2 = 0,9; β'1 = -1,0; β'2 = -1,0.where d x'oF ' , d yoF' - deviations of the bow point of the towed vessel from the axis OY o and O'X ' o, respectively (Fig. 5); d x'oA ' , d yoA' - deviations of the stern point of the towed vessel from the axis OY o and O'X ' o, respectively; the signs of deviations d x'oF ' , d yoF' and d x'oA ' , d yoA' are determined taking into account the location of the corresponding point (F 'or A') in the coordinate system X ' o O'Y o ; α ' 1 , α' 2 , β ' 1 , β' 2 - gain factors selected specifically for a specific towed vessel and a specific towing operation in order to improve the quality of control during its implementation; the values of the coefficients α ' 1 , α' 2 , β ' 1 , β' 2 can be determined by computer simulation of a specific towing operation, for example, α ' 1 = -1.1; α ' 2 = 0.9; β ' 1 = -1.0; β ' 2 = -1.0. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сигнал σ'y считается положительным при вращении буксируемого судна по часовой стрелке и отрицательным при вращении буксируемого судна против часовой стрелки; сигнал σ'x считается положительным при движении буксируемого судна передним ходом и отрицательным при движении буксируемого судна задним ходом.2. The method according to claim 1, characterized in that the signal σ ' y is considered positive when the towed vessel rotates clockwise and negative when the towed vessel rotates counterclockwise; the signal σ ' x is considered positive when the towed vessel is in forward motion and negative when the towed vessel is in reverse. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при возникновении необходимости изменения длины буксирного троса с целью обеспечения безопасности выполнения буксирной операции в конкретных условиях плавания меняют положение начала координатной системы X'oO'Yo на поверхности Земли, величину сигнала управления, поступающего на управляющий элемент автоматической буксирной лебедки, определяют разностью заданного ltз и текущего ltт значений длины буксирного троса3. The method according to p. 1, characterized in that when it becomes necessary to change the length of the tow rope in order to ensure the safety of the tow operation in specific navigation conditions, the position of the origin of the coordinate system X ' o O'Y o on the Earth's surface, the magnitude of the control signal, incoming to the control element of the automatic towing winch, determine the difference between the specified l tz and the current l tt values of the length of the tow rope σt = -δ×(ltз-ltт),σ t = -δ × (l tz -l tt ), где δ - коэффициент усиления;where δ is the gain; при этом в процессе буксировки положение оси О'Х'о может быть изменено с учетом соблюдения условий безопасности выполнения буксирной операции, в частности, для уменьшения амплитуды рыскания буксируемого судна или при движении в стесненных условиях плавания.while in the process of towing the position of the axis O'X ' about can be changed taking into account the safety conditions for performing the towing operation, in particular, to reduce the yaw amplitude of the towed vessel or when moving in cramped sailing conditions.
RU2015143563A 2015-10-12 2015-10-12 Control method of towing system movement RU2615846C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143563A RU2615846C1 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Control method of towing system movement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143563A RU2615846C1 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Control method of towing system movement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615846C1 true RU2615846C1 (en) 2017-04-11

Family

ID=58642371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015143563A RU2615846C1 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Control method of towing system movement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615846C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018004353A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Rolls-Royce Marine As Dynamic tug winch control

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532617A (en) * 1982-09-29 1985-07-30 Baecker Donald Ray System for locating a towed marine object
RU2470828C1 (en) * 2011-04-20 2012-12-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") Method of controlling towed ship path
RU2509030C1 (en) * 2012-10-09 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") Method of control over ship afloat
RU2509679C1 (en) * 2012-09-26 2014-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") Method of control over ship motion in preset path

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4532617A (en) * 1982-09-29 1985-07-30 Baecker Donald Ray System for locating a towed marine object
RU2470828C1 (en) * 2011-04-20 2012-12-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") Method of controlling towed ship path
RU2509679C1 (en) * 2012-09-26 2014-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") Method of control over ship motion in preset path
RU2509030C1 (en) * 2012-10-09 2014-03-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") Method of control over ship afloat

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018004353A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Rolls-Royce Marine As Dynamic tug winch control
US11052974B2 (en) 2016-07-01 2021-07-06 Kongsberg Maritime As Dynamic tug winch control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sawada et al. Path following algorithm application to automatic berthing control
US11597488B2 (en) Ship maneuvering system, ship, and ship maneuvering method
CN104765370A (en) UUV trajectory sight guiding method with sideslip angle considered under condition of environmental disturbance
CN104950882A (en) Global consistent asymptotic type path tracking guiding control method
CN111798702B (en) Unmanned ship path tracking control method, system, storage medium and terminal
RU2356784C2 (en) Method of controlling vessel movement of object when it approaches another moving vessel
JP2006315474A (en) Automatic navigation assistance system for ship
JP2012184004A (en) Ship handling control device, automatic ship handling control system, ship handling control method, and program
RU2615846C1 (en) Control method of towing system movement
RU2501708C1 (en) Automatic piloting
RU2509030C1 (en) Method of control over ship afloat
JP2008247102A (en) Method and device for holding fixed point position of single-shaft single-rudder vessel
RU2375249C1 (en) Method of mooring to partner ship
Kula et al. Control system of training ship keeping the desired path consisting of straight-lines and circular arcs
Qin et al. Sliding-mode control of path following for underactuated ships based on high gain observer
RU2615849C1 (en) Moving vessel control method
RU2553610C1 (en) Method of control over ship afloat
Grenestedt et al. LORCA: A high performance USV with applications to surveillance and monitoring
RU2422326C1 (en) Method of ship control when she is mooring to board of partner ship
US8543268B2 (en) Cumulative lateral slide indication
RU2470828C1 (en) Method of controlling towed ship path
RU2475410C1 (en) Method of ship control in mooring to partner shipboard
RU165915U1 (en) SYSTEM OF AUTOMATIC WIRING OF VESSELS ON A PRESENT MOTION TRAJECTORY
RU2509679C1 (en) Method of control over ship motion in preset path
CN104002949A (en) Lateral thrusting device and lateral thrusting method of ship

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171013