RU140964U1 - SHIPBOARD MODELING SYSTEM FOR WATER-WATER - Google Patents
SHIPBOARD MODELING SYSTEM FOR WATER-WATER Download PDFInfo
- Publication number
- RU140964U1 RU140964U1 RU2013121491/11U RU2013121491U RU140964U1 RU 140964 U1 RU140964 U1 RU 140964U1 RU 2013121491/11 U RU2013121491/11 U RU 2013121491/11U RU 2013121491 U RU2013121491 U RU 2013121491U RU 140964 U1 RU140964 U1 RU 140964U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- roll
- output
- vessel
- angle
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Система умерения бортовой качки судна на подводных крыльях, содержащая блок датчиков углов поворота закрылков, датчик угла крена, блок приводов закрылков правого и левого борта, блок регулятора, электронную динамическую модель углового движения судна по крену и блок дифференцирования, выход датчика углов поворота закрылков подключен к первому входу блока приводов закрылков правого и левого борта и к первому входу электронной динамической модели углового движения судна по крену, второй вход которой подключен к выходу датчика угла крена, первый выход электронной динамической модели углового движения судна по крену, соответствующий оценке угла крена, соединен с первым входом блока регулятора и с входом блока дифференцирования, выход которого подключен ко второму входу блока регулятора, выход которого подключен ко второму входу блока приводов закрылков правого и левого борта, механически связанного с блоком датчиков углов поворота закрылков, отличающаяся тем, что электронная динамическая модель углового движения судна по крену является адаптивной, параметры которой перестраивают в зависимости от скорости движения судна с датчика скорости судна, поступающего на ее третий вход, а ее второй выход, соответствующий интегральной невязке измеренного угла крена и его оценки, соединен с третьим входом блока регулятора.A hydrofoil roll hull moderation system comprising a flap angle sensor block, a roll angle sensor, a starboard and starboard flap drive block, a regulator block, an electronic dynamic model of the angular motion of the ship along the roll and a differentiation unit, the output of the flap angle sensor is connected to the first input of the starboard and starboard flap drive unit and to the first input of the electronic dynamic model of the angular movement of the vessel along the roll, the second input of which is connected to the output of the roll angle sensor , the first output of the electronic dynamic model of the angular movement of the vessel along the bank, corresponding to an estimate of the angle of heel, is connected to the first input of the controller unit and to the input of the differentiation unit, the output of which is connected to the second input of the controller unit, the output of which is connected to the second input of the right and left flap drive unit side, mechanically connected with the block of sensors for the angle of rotation of the flaps, characterized in that the electronic dynamic model of the angular movement of the vessel along the roll is adaptive, the parameters of which tunable depending on the speed of movement of the vessel with a vessel speed sensor, supplied to its third input, and its second output corresponding to the integral of the measured roll angle discrepancy and its evaluation is coupled to the third input of the controller unit.
Description
Полезная модель относится к области судостроения, а именно: к системам автоматического управления движением судна.The utility model relates to the field of shipbuilding, namely: to the systems of automatic control of the movement of the vessel.
Известна система умерения качки судна по крену с использованием пропорционально-дифференциального закона управления («ПД» закона), реализованная в проекте 14310 «Мираж», в которой стабилизация крена базируется на использовании непосредственно измеряемых угловых координат судна (см. статью В.М. Корчанов, А.Г. Маковский, С.М. Суматохин «Проти-воаварийное автоматизированное управление движением скоростных катеров», Труды XXXIV Всероссийской конференции «Управление движением морскими судами и специальными аппаратами», Москва, ИЛУ РАН, 2007 г., стр.36-40).There is a well-known system of moderate roll-over of a ship using a proportional-differential control law (“PD” law), implemented in project 14310 “Mirage”, in which roll stabilization is based on the use of directly measured angular coordinates of the ship (see article V.M. Korchanov , A.G. Makovsky, S.M. Sumatokhin “Anti-emergency automated control of the movement of high-speed boats”, Proceedings of the XXXIV All-Russian Conference “Management of the movement of ships and special vehicles”, Moscow, ILU RAS, 2007, st .36-40).
Применение способа умерения качки с использованием ПД-закона в известной системе стабилизации крена, в котором сигнал угла крена формируется непосредственно датчиком угла крена и измеряется с помехами и шумами, приводит к перегрузкам рулевого привода судна при волнении на море.The use of pitching moderation using the PD law in the well-known roll stabilization system, in which the roll angle signal is generated directly by the roll angle sensor and measured with noise and noise, leads to overloads of the steering gear of the vessel during sea waves.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близкой к предложенной полезной модели является аппаратура автоматического управления движением судна (см. патент РФ на изобретение №2223197, опубл. 10.02.2004 г., Б.И. №4).In terms of the combination of similar essential features, the apparatus closest to the proposed utility model is automatic vessel motion control (see RF patent for invention No. 2223197, publ. 10.02.2004, B.I. No. 4).
Указанная аппаратура содержит датчик (приемник спутниковой навигации) и задатчик курсового угла, датчик угла перекладки руля, рулевой привод, дифференциатор, динамическую электронную модель углового движения судна и сумматор-регулятор, первый вход которого соединен с выходом задатчика курсового угла. На второй вход сумматора-регулятора поступает сигнал оценки курсового угла с выхода динамической электронной модели углового движения судна, третий вход сумматора-регулятора подключен к выходу датчика курсового угла и к первому входу динамической электронной модели углового движения судна, второй вход которой подключен к датчику угла перекладки руля и к первому входу рулевого привода. На входе сумматора-регулятора формируется сигнал управления угловым движением судна, который заводится на второй вход рулевого привода, механически связанного с датчиком угла перекладки руля. В динамической модели углового движения судна по курсу формируется оценка угла курса, которая поступает на второй вход сумматора-регулятора и через дифференциатор на четвертый вход сумматора-регулятора. В задатчике курсового угла формируется сигнал φзд=f(t), который подается на первый вход сумматора-регулятора, на второй вход которого поступает сигнал оценки курса φ с выхода электронной динамической модели движения судна (фильтра). На третий вход сумматора-регулятора и на первый вход электронной динамической модели углового движения судна заводится курсовой угол φ с датчика курсового угла, а на четвертый вход сумматора-регулятора поступает продифференцированный сигнал оценки курсового угла На выходе сумматора-регулятора формируется сигнал заданного значения угла перекладки руля δзд.:The specified equipment contains a sensor (satellite navigation receiver) and heading angle adjuster, rudder angle sensor, steering gear, differentiator, dynamic electronic model of angular motion of the vessel and adder-regulator, the first input of which is connected to the output of the heading angle adjuster. The second input of the adder-regulator receives a heading angle estimation signal from the output of the dynamic electronic model of the angular movement of the vessel, the third input of the adder-regulator is connected to the output of the heading angle sensor and to the first input of the dynamic electronic model of the angular movement of the vessel, the second input of which is connected to the angle sensor steering wheel and to the first input of the steering gear. At the input of the adder-controller, a signal is generated to control the angular movement of the vessel, which is wound up at the second input of the steering gear, mechanically connected to the rudder angle sensor. In the dynamic model of the angular movement of the vessel along the course, an estimate of the course angle is formed, which is fed to the second input of the adder-regulator and through the differentiator to the fourth input of the adder-regulator. A signal φ zd = f (t) is generated in the heading angle adjuster, which is fed to the first input of the adder-regulator, the second input of which receives a signal for estimating the course φ from the output of the electronic dynamic model of the vessel (filter). At the third input of the adder-regulator and at the first input of the electronic dynamic model of the angular movement of the vessel, the course angle φ is set from the heading angle sensor, and a differentiated signal for evaluating the course angle is received at the fourth input of the adder-controller At the output of the adder controller setpoint signal generated rudder angle δ zd.:
. .
В рассмотренном прототипе также используется «ПД» закон, но вместо сигнала с датчика угла φ берется его оценка φ, которая формируется с использованием динамической модели углового движения судна (фильтра). Использование оценок позволяет устранить приведенный выше недостаток при умерении бортовой качки судна, когда вместо курсового угла используется угол крена.In the considered prototype the “PD” law is also used, but instead of the signal from the angle sensor φ, its estimate φ is taken, which is generated using a dynamic model of the angular motion of the vessel (filter). The use of estimates makes it possible to eliminate the above drawback with moderate rolling of the ship, when instead of the heading angle, the heel angle is used.
Однако при этом имеет место другой недостаток, который заключается в том, что применение электронной динамической модели углового движения судна возможно только при совпадении математической модели, заложенной в электронную модель, с математическим описанием реально протекающего процесса углового движения судна. А для широкого класса скоростных судов, в том числе для судов на подводных крыльях, параметры математической модели углового движения судна существенно изменяются: на малых скоростях это водоизмещающее судно, а на больших - не водоизмещающее.However, there is another drawback, which is that the use of the electronic dynamic model of the angular motion of the vessel is possible only if the mathematical model embedded in the electronic model coincides with the mathematical description of the actual process of the angular motion of the ship. And for a wide class of high-speed vessels, including hydrofoil vessels, the parameters of the mathematical model of the angular movement of the vessel vary significantly: at low speeds it is a displacement vessel, and at high speeds it is not a displacement vessel.
Перед заявленной полезной моделью была поставлена задача создания такой системы умерения бортовой качки судна на подводных крыльях, при которой исключаются перегрузки исполнительных средств даже при сильном волнении моря, а также повышается точность ее работы.The claimed utility model was tasked with creating such a system for moderating the side roll of a hydrofoil vessel, which eliminates overloading of executive means even with severe sea waves, and also increases the accuracy of its operation.
Поставленная задача решается тем, что предложена система умерения бортовой качки судна на подводных крыльях, содержащая блок датчиков углов поворота бортовых закрылков δпр, δлев, датчик угла крена θ, блок приводов закрылков правого и левого борта, блок регулятора, электронную динамическую модель углового движения судна по крену (для формирования оценок угла крена θ) и блок дифференцирования . На выходе блока регулятора формируются сигналы управления δпр.зд и δлев.зд углом поворота закрылков правого и левого борта, которые заводятся в блок приводов закрылков правого и левого борта. Сигналы поворота закрылков δлев и δпр поступают на вход электронной динамической модели углового движения судна по крену и в соответствующие приводы закрылков, механически связанные с блоком датчиков углов поворота закрылков.The problem is solved by the fact that a moderation of the side roll of the hydrofoil vessel is proposed, comprising a block of angle sensors for turning the side flaps δ CR , δ lion , a roll angle sensor θ, a block of drives for flaps of the right and left side, a regulator block, an electronic dynamic model of angular movement vessel roll (for forming estimates of the angle of heel θ ) and differentiation unit . At the output of the controller block, control signals δ avg. And δ lev.zd are formed by the angle of rotation of the right and left flaps, which are entered into the flap drive block of the star and left flaps. Flap rotation signals δ lion and δ pr are fed to the input of an electronic dynamic model of the angular movement of the vessel along the roll and to the corresponding flap drives mechanically connected to the flap angle sensor block.
Новым в предложенной системе является то, что электронная динамическая модель углового движения судна по крену является адаптивной, параметры которой перестраиваются в зависимости от скорости движения судна V, которая поступает на вход этой модели с датчика скорости судна, а на выходе модели получается оценка угла крена θ=f(θ, V, δпр, δлев) методом Калмановской фильтрации и интегральная невязка , которая поступает в блок регулятора для повышения точности работы системы умерения качки по крену, при этом в блоке регулятора формируются законы стабилизации угла кренаNew in the proposed system is that the electronic dynamic model of the angular movement of the vessel along the bank is adaptive, the parameters of which are tuned depending on the speed of the vessel V, which is fed to the input of this model from the vessel’s speed sensor, and at the model’s output an estimate of the angle of roll θ = f (θ, V, δ ol , δ lion ) by the Kalman filtering method and the integral residual , which enters the regulator block to improve the accuracy of the roll-moderate roll system, while in the regulator block the laws of stabilization of the roll angle are formed
где К1, К2, К3 - коэффициенты регулирования.where K 1 , K 2 , K 3 - regulation factors.
Технический результат заявленной полезной модели состоит в уменьшении перегрузок исполнительных приводов бортовых закрылков судна при сильном морском волнении и повышении точности работы системы умерения качки судна по крену.The technical result of the claimed utility model consists in reducing the overloads of the executive drives of the side flaps of the vessel with strong sea waves and improving the accuracy of the roll heave moderation system.
На чертеже представлена схема заявленной системы.The drawing shows a diagram of the claimed system.
Заявленная система умерения бортовой качки судна на подводных крыльях (см. чертеж) содержит блок датчиков углов поворота закрылков 1, датчик угла крена 2, блок приводов закрылков правого и левого борта 3, блок регулятора 4, адаптивную электронную динамическую модель углового движения судна по крену 5, блок дифференцирования 6 и датчик скорости хода 7.The claimed hydrofoil moderation system for a hydrofoil vessel (see the drawing) contains a block of
Выход блока датчиков углов поворота закрылков 1 подключен к первому входу блока приводов закрылков правого и левого борта 3 и к первому входу адаптивной электронной динамической модели углового движения судна по крену 5, второй вход которой подключен к выходу датчика угла крена 2. Первый выход адаптивной электронной динамической модели углового движения судна по крену 5, соответствующий оценке угла крена, соединен с первым входом блока регулятора 4 и с входом блока дифференцирования 6, выход которого подключен ко второму входу блока регулятора 4, выход которого подключен ко второму входу блока приводов закрылков правого и левого борта 3, механически связанного с блоком датчиков углов поворота закрылков 1. Выход датчика скорости судна 7 подключен к третьему входу адаптивной электронной динамической модели углового движения судна по крену 5, второй выход, которой соединен с третьим входом блока регулятора 4. При построении такой системы могут использоваться серийно выпускаемые датчики углов поворота с точностью измерения не хуже 1,5%, штатные рулевые приводы и измерители скорости хода (лаги). Адаптивная электронная динамическая модель углового движения судна по крену 5 и блок дифференцирования 6 могут быть реализованы с применением элементов аналоговой или цифровой элементной базы, в качестве датчика угла крена может быть выбрана гировертикаль, например, МГВ-5.The output of the flap
Система умерения бортовой качки судна на подводных крыльях позволяет уменьшить качку судна по крену, не приводя к существенной перегрузки приводов бортовых закрылков 3 и работает следующим образом. Облегченный режим работы блока приводов закрылков правого и левого борта 3 даже при сильном волнении на море достигается благодаря использованию в законах стабилизации (1б), (1в) сигнала оценки угла крена . Точность стабилизации крена повышается благодаря введению в закон стабилизации крена интеграла от невязки . Для формирования оценки угла крена на основе метода Калмановской фильтрации и интеграла от невязки в адаптивную электронную динамическую модель углового движения судна по крену 5 вводятся сигналы: углов поворота закрылков δпр, δлев из блока датчиков углов поворота закрылков 1, скорости хода судна V с выхода датчика скорости судна 7 для корректировки параметров электронной динамической модели углового движения судна по крену 5, угла крена θ с выхода датчика угла крена 2. В блок регулятора 4 поступают сигналы: оценки угла крена и интеграла от невязки из адаптивной электронной динамической модели углового движения судна по крену 5, производной от оценки угла крена из блока дифференцирования 6. Сигналы с выхода блока регулятора 4 поступают в блок приводов закрылков правого и левого борта 3. При появлении угла крена судна на выходе блока регулятора 4 (сумматора) формируется закон управления правым закрылком δпр.зд (1б) и закон управления левым закрылком δлев.зд (1в), умеряющие качку судна по крену.The moderation system of the side roll of the hydrofoil vessel allows to reduce the roll of the ship along the roll, without leading to a significant overload of the drives of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121491/11U RU140964U1 (en) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | SHIPBOARD MODELING SYSTEM FOR WATER-WATER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121491/11U RU140964U1 (en) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | SHIPBOARD MODELING SYSTEM FOR WATER-WATER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU140964U1 true RU140964U1 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=50780036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013121491/11U RU140964U1 (en) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | SHIPBOARD MODELING SYSTEM FOR WATER-WATER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU140964U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2720122C1 (en) * | 2019-07-30 | 2020-04-24 | Петр Геннадьевич Тенишев | Method for automated control of ship movement at sea waves in order to reduce on-board and pitch motion and system implementing method (embodiments) |
-
2013
- 2013-05-07 RU RU2013121491/11U patent/RU140964U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2720122C1 (en) * | 2019-07-30 | 2020-04-24 | Петр Геннадьевич Тенишев | Method for automated control of ship movement at sea waves in order to reduce on-board and pitch motion and system implementing method (embodiments) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10747226B2 (en) | Adaptive autopilot control systems and methods | |
EP2951656B1 (en) | Stabilized directional control systems and methods | |
EP2952994A1 (en) | System and method for dynamic positioning | |
US7890225B2 (en) | Automatic pilot module and system for automatically steering a sailboat for sailing in the presence of waves | |
RU2292289C1 (en) | Method of automatic control of ship motion | |
CN103064288A (en) | Low velocity autonomous underwater vehicle (AUV) sailing control method based on contra-rotating propeller adding fin and rudder | |
CN111272171A (en) | Ship track prediction method and device | |
Vrijdag et al. | Control of propeller cavitation in operational conditions | |
RU2277495C1 (en) | Method of automatic pilotage of ships | |
EP3241085A1 (en) | Proactive directional control systems and methods | |
RU2501708C1 (en) | Automatic piloting | |
RU140964U1 (en) | SHIPBOARD MODELING SYSTEM FOR WATER-WATER | |
EP3526650B1 (en) | Method for automatically controlling the mooring maneuver of a boat with respect to an object and associated system | |
JP2022127826A (en) | Swing decreasing controller for vessel and swing decreasing method | |
WO2018189271A1 (en) | Indicator method and system for a vessel | |
US20140018981A1 (en) | Steering system for a marine vessel | |
RU163790U1 (en) | SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL OF MOTION OF A SHIP WITH COMPENSATION OF EXTERNAL PERTURBATIONS | |
RU167579U1 (en) | The system of automatic control of the movement of the vessel with the compensation of external disturbances | |
CN112533823A (en) | Method for evaluating influence of shallow water | |
RU2422326C1 (en) | Method of ship control when she is mooring to board of partner ship | |
Pipchenko et al. | Features of an ultra-large container ship mathematical model adjustment based on the results of sea trials | |
KR20210096566A (en) | Control apparatus for rudder and ship | |
CN104118540A (en) | Real-ship measurement method for navigation squat of inland ship | |
CN204021221U (en) | The real ship measurement mechanism of inland navigation craft navigation deflection | |
RU2282884C2 (en) | Method for automatic control of ship route and auto-helmsman system for realization of method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140908 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20190508 |