RU2501064C2 - Method of controlling ship trajectory - Google Patents

Method of controlling ship trajectory Download PDF

Info

Publication number
RU2501064C2
RU2501064C2 RU2012108992/08A RU2012108992A RU2501064C2 RU 2501064 C2 RU2501064 C2 RU 2501064C2 RU 2012108992/08 A RU2012108992/08 A RU 2012108992/08A RU 2012108992 A RU2012108992 A RU 2012108992A RU 2501064 C2 RU2501064 C2 RU 2501064C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
point
points
vessel
values
vectors
Prior art date
Application number
RU2012108992/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012108992A (en
Inventor
Юрий Иванович Юдин
Сергей Владимирович Пашенцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "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" (ФГБОУВПО "МГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ")
Priority to RU2012108992/08A priority Critical patent/RU2501064C2/en
Publication of RU2012108992A publication Critical patent/RU2012108992A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2501064C2 publication Critical patent/RU2501064C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of controlling ship trajectory employs current values of magnitudes and directions of linear velocity vectors υ ¯ F
Figure 00000030
of the head F point and υ ¯ A
Figure 00000031
stern A point. Vector directions are controlled based on the condition of their constant direction at a given point in a fixed coordinate system X00Y0, specifically the vector υ ¯ F
Figure 00000030
during movement is directed towards the final given position of the head point of the ship FK, and the vector υ ¯ A
Figure 00000032
during movement is directed towards the final given position of the stern point of the ship AK; magnitudes are controlled by estimating the ratios of the given values of each of the magnitudes to the corresponding current values of said magnitudes; a control signal σ is generated from values of differences between current and given values of magnitudes and vector directions υ ¯ F
Figure 00000030
and υ ¯ A .
Figure 00000033
EFFECT: high efficiency of using ship control equipment.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судовождению и может быть использовано для автоматизации управления траекторией движения любых типов судов, выполняющих сложное маневрирование, в частности, с большими углами дрейфа.The invention relates to navigation and can be used to automate the control of the trajectory of any type of vessel performing complex maneuvers, in particular with large drift angles.

Существует способ управления траекторией движения судна, например, при динамическом позиционировании, который основан на определении параметров вектора аэродинамической силы, действующей на судно, с использованием датчиков, измеряющих направление и скорость ветра, а также математической модели судна, расчете параметров суммарного вектора тяги движительно-рулевого комплекса судна, направление которого противоположно направлению вектора аэродинамической силы, а модуль равен модулю аэродинамической силы [1], [2], [7].There is a way to control the ship’s trajectory, for example, in dynamic positioning, which is based on determining the parameters of the aerodynamic force vector acting on the vessel using sensors measuring the direction and speed of the wind, as well as a mathematical model of the vessel, calculating the parameters of the total thrust vector of the propulsion complex of the vessel, the direction of which is opposite to the direction of the aerodynamic force vector, and the module is equal to the aerodynamic force modulus [1], [2], [7].

Однако такой способ управления имеет ряд недостатков:However, this control method has several disadvantages:

во-первых, все внешние воздействия, кроме аэродинамического, учитываются методом последовательных приближений, что требует неоднократного определения значений их параметров по результатам многократных промахов при приведении судна в заданное конечное положение;firstly, all external influences, except aerodynamic, are taken into account by the method of successive approximations, which requires the repeated determination of the values of their parameters according to the results of multiple misses when bringing the vessel to a given final position;

во-вторых, указанные промахи возможны и по причине неадекватности математической модели судна, используемой в системе управления, так как ее параметры не идентифицируются с учетом текущих значений гидродинамических и аэродинамических параметров корпуса судна, которые имеют свойство меняться даже в процессе выполнения маневра;secondly, these misses are also possible due to the inadequacy of the mathematical model of the vessel used in the control system, since its parameters are not identified taking into account the current values of the hydrodynamic and aerodynamic parameters of the ship's hull, which tend to change even during the maneuver;

в-третьих, неоднократные промахи при выходе в заданное конечное положение снижают эффективность работы системы управления судном, в основном за счет увеличения энергетических затрат, расходуемых на обеспечение выхода судна в заданное конечное положение;thirdly, repeated misses when reaching the specified end position reduce the efficiency of the ship’s control system, mainly due to the increase in energy costs spent on ensuring the ship reaches the specified final position;

в-четвертых, в целях обеспечения безопасности при выполнении отдельных маневров (швартовка к причалу) непопадание судна в заданное конечное положение недопустимо, указанный способ этого не предусматривает.fourthly, in order to ensure safety when performing certain maneuvers (mooring to the berth), the vessel does not fall into the specified final position, this method does not provide for this.

Известен способ определения гидродинамических параметров математической модели движения судна, включающий использование двух разнесенных по длине диаметральной плоскости судна носовой F и кормовой А точек с установленными в них приемниками СНС для измерения координат этих точек, определение кинематических параметров движения судна, непрерывную идентификацию математической модели судна (Пат. РФ №2442718, опубл. 20.02.2012). Изобретение позволяет повысить точность прогнозирования движения судна при маневрировании. Данный способ наиболее близок к предлагаемому и принят за прототип.A known method for determining the hydrodynamic parameters of a mathematical model of a vessel’s movement, including the use of two forward F and aft A points with the SNA receivers installed in them to measure the coordinates of these points, determining the kinematic parameters of the vessel’s movement, and continuous identification of the vessel’s mathematical model (Pat . RF №2442718, publ. 02.20.2012). The invention improves the accuracy of predicting the movement of the vessel during maneuvering. This method is closest to the proposed and adopted as a prototype.

Целью изобретения является повышение безопасности выполнения судном сложных маневров, а также повышение эффективности использования средств управления судном и, как следствие, экономии его энергетических ресурсов.The aim of the invention is to increase the safety of the vessel performing complex maneuvers, as well as improving the efficiency of using the ship’s controls and, as a result, saving its energy resources.

Управление осуществляют регулированием текущих значений параметров векторов линейных скоростей двух разнесенных по длине судна точек, расположенных в его диаметральной плоскости (ДП), условно называемых носовой F и кормовой А (фиг.1). В качестве регулируемых параметров рассматривают модули векторов линейной скорости носовой υ ¯ F

Figure 00000001
и линейной скорости кормовой υ ¯ A
Figure 00000002
точек судна, а также их направления. Управление направлениями векторов υ ¯ F
Figure 00000003
и υ ¯ A
Figure 00000004
осуществляют исходя из условия их постоянной направленности в заданную точку в неподвижной координатной системе X00Y0, а именно, вектор υ ¯ F
Figure 00000005
в процессе движения направлен в точку Fк, конечное заданное положение носовой F точки судна, вектор υ ¯ A
Figure 00000002
в процессе движения направлен в точку Ак, конечное заданное положение кормовой А точки судна. Управление модулями векторов υ ¯ F
Figure 00000005
и υ ¯ A
Figure 00000002
осуществляют путем оценки соотношений заданных значений каждого из модулей, рассчитанных методом компьютерного моделирования с использованием идентифицируемой в процессе движения математической модели судна [3], [4], [5], [6], с соответствующими текущими значениями этих модулей, определяемых с помощью акселерометров, установленных в носовой F и кормовой А точках судна.The control is carried out by adjusting the current values of the parameters of the linear velocity vectors of two points spaced along the length of the vessel located in its diametrical plane (DP), conventionally called bow F and stern A (Fig. 1). As adjustable parameters consider the modules of the vectors of the linear velocity of the nasal υ ¯ F
Figure 00000001
and linear feed speed υ ¯ A
Figure 00000002
points of the vessel, as well as their directions. Vector direction management υ ¯ F
Figure 00000003
and υ ¯ A
Figure 00000004
carried out on the basis of the conditions of their constant directivity to a given point in a fixed coordinate system X 0 0Y 0 , namely, the vector υ ¯ F
Figure 00000005
in the process of movement it is directed to the point F k , the final predetermined position of the bow F of the vessel point, vector υ ¯ A
Figure 00000002
in the process of movement it is directed to point A k , the final predetermined position of the stern A point of the vessel. Managing Vector Modules υ ¯ F
Figure 00000005
and υ ¯ A
Figure 00000002
carried out by evaluating the ratio of the set values of each of the modules calculated by computer simulation using the mathematical model of the ship identified in the process of movement [3], [4], [5], [6], with the corresponding current values of these modules, determined using accelerometers installed in the fore and aft A points of the vessel.

В заявляемом способе управления траекторией движения эффективность работы систем управления судном определяется уменьшением количества попыток вывода судна в заданное конечное положение (т.е. промахов). Этот эффект достигается за счет постоянной идентификации математической модели судна (общий признак) и ее использования для определения заданных значений модулей векторов υ ¯ F

Figure 00000005
и υ ¯ A
Figure 00000002
. С помощью акселерометров определяют текущие значения векторов υ ¯ F
Figure 00000005
и υ ¯ A
Figure 00000002
и полученные данные используют для формирования управляющего сигнала σ для движительно-рулевого комплекса (ДРК) судна. Таким образом, повышение эффективности работы систем управления судном позволяет уменьшить количество пробных выводов судна в заданную конечную позицию и тем самым уменьшить количество циклов работы ДРК судна и, как следствие, соответственно уменьшить энергетические затраты.In the inventive method of controlling the trajectory of the ship, the efficiency of the ship’s control systems is determined by a decrease in the number of attempts to bring the ship to a predetermined final position (i.e., misses). This effect is achieved due to the constant identification of the mathematical model of the vessel (a common feature) and its use to determine the given values of the vector modules υ ¯ F
Figure 00000005
and υ ¯ A
Figure 00000002
. Using accelerometers determine the current values of the vectors υ ¯ F
Figure 00000005
and υ ¯ A
Figure 00000002
and the obtained data is used to generate the control signal σ for the propulsion-steering complex (DRC) of the vessel. Thus, increasing the efficiency of the ship’s control systems makes it possible to reduce the number of test leads of the ship to a given final position and thereby reduce the number of cycles of the ship’s DRC and, consequently, reduce energy costs accordingly.

Сущность способа управления траекторией движения судна поясняется чертежами, представленными на фиг.1, 2, и заключается в следующем.The essence of the method of controlling the trajectory of the vessel is illustrated by the drawings presented in figures 1, 2, and is as follows.

Заданное конечное положение точек Fк, Ак и Gк (центр тяжести) (фиг.1, 2) в неподвижной системе координат X00Y0 задается их координатами, т.е. Fк(X0Fк, Y0Fк), Ак(X0Aк, Y0Aк), Gк(X0Gк, Y0Gк). Координаты начального положения точек Fн(X0Fн, Y0Fн), Ан0Ан, Y0Ан) Gн0Gн, Y0Gн) определяют с использованием спутниковой навигационной системы (СНС), также определяют текущие значения координат этих точек в процессе выполнения маневрирования F(Х0F, Y0F), А(Х0A, Y0A), G(Х0G, Y0G). Для определения координат указанных точек с помощью СНС приемники устанавливают в двух точках: носовой F и кормовой А, координаты третьей точки G определяют вычислением с учетом ее положения относительно носовой F и кормовой А точек. Если расстояние от точки F до точки G равно lF (фиг.2), а от точки А до точки G равно lA, то текущие значения координат точки G с учетом текущих значений координат точек F и А будут равны:The given final position of the points F k , A k and G k (center of gravity) (Figs. 1, 2) in the fixed coordinate system X 0 0Y 0 is determined by their coordinates, i.e. F to (X 0Fk , Y 0Fk ), And to (X 0Ak , Y 0Ak ), G to (X 0Gk , Y 0Gk ). The coordinates of the initial position of the points F n (X 0Fn , Y 0Fn ), A n (X 0An , Y 0An ) G n (X 0Gn , Y 0Gn ) are determined using the satellite navigation system (SNA), also determine the current values of the coordinates of these points in the process of maneuvering F (X 0F , Y 0F ), A (X 0A , Y 0A ), G (X 0G , Y 0G ). To determine the coordinates of these points using the SNA, the receivers are installed at two points: bow F and stern A, the coordinates of the third point G are determined by calculating its position relative to bow F and stern A points. If the distance from point F to point G is equal to l F (Fig. 2), and from point A to point G is equal to l A , then the current values of the coordinates of point G, taking into account the current values of the coordinates of points F and A, will be equal to:

X 0 G = [ X 0 F + ( l F / l A ) X 0 A ] / [ 1 + ( l F / l A ) ] ; ( 1 )

Figure 00000006
X 0 G = [ X 0 F + ( l F / l A ) X 0 A ] / [ one + ( l F / l A ) ] ; ( one )
Figure 00000006

Y 0 G = [ Y 0 F + ( l F / l A ) Y 0 A ] / [ 1 + ( l F / l A ) ] ; ( 2 )

Figure 00000007
Y 0 G = [ Y 0 F + ( l F / l A ) Y 0 A ] / [ one + ( l F / l A ) ] ; ( 2 )
Figure 00000007

Значение планируемого времени перехода судна из начального положения в конечное положение Δt=tк-tн (tн - время начала маневрирования судна, tк - время прихода судна в заданное конечное положение) определяют методом компьютерного моделирования планируемого маневра судна из исходного положения в конечное с использованием идентифицированной математической модели судна и с учетом параметров, характеризующих факторы внешней среды в районе выполнения маневра. При этом достаточно рассчитать допустимую скорость одной точки судна, например его центра тяжести (ЦТ) на пути GнGк или любой другой точки судна, лежащей в его ДП, согласно фиг.1, например, носовой точки F на пути FнFк или кормовой точки А на пути АнАк. В дальнейшем можно использовать осредненное из трех значение Δt по результатам его определения для каждой из указанных точек.The value of the planned time of the ship’s transition from the initial position to the final position Δt = t to -t n (t n is the time the ship maneuver begins, t to is the time the ship arrived at the given final position) is determined by computer simulation of the planned maneuver of the ship from the initial position to the final using the identified mathematical model of the vessel and taking into account the parameters characterizing environmental factors in the area of the maneuver. In this case, it is enough to calculate the permissible speed of one point of the vessel, for example, its center of gravity (CT) on the path G n G to or any other point on the vessel lying in its DP, according to Fig. 1, for example, the bow point F on the path F n F to or feed point A on the way A n A to . In the future, the Δt value averaged out of three can be used according to the results of its determination for each of the indicated points.

Учитывая, что все рассматриваемые точки должны оказаться в заданном конечном положении одновременно, для определения заданных начальных значений модулей векторов линейных скоростей точек G, F, A, а именно, υ, υ, υАн используют зависимостьGiven that all points should be viewed in a predetermined end position at the same time, to determine the set of initial values modules vectors linear velocities dots G, F, A, namely, υ gH, υ FH, υ An use dependence

Δ t = ( G н G к / υ G н ) = ( F н F к / υ F н ) = ( A н A к / υ A н ) , ( 3 )

Figure 00000008
Δ t = ( G n G to / υ G n ) = ( F n F to / υ F n ) = ( A n A to / υ A n ) , ( 3 )
Figure 00000008

откуда:where from:

υ G н = G н G к / Δ t ;   υ F н = F н F к / Δ t ;   υ A н = A н A к / Δ t . ( 4 )

Figure 00000009
υ G n = G n G to / Δ t ; υ F n = F n F to / Δ t ; υ A n = A n A to / Δ t . ( four )
Figure 00000009

В процессе движения судна к конечному положению, заданные значения модулей векторов υ ¯ F

Figure 00000010
и υ ¯ A
Figure 00000011
корректируют исходя из условия равенства их нулю в момент выхода точек F и А в заданное конечное положение Fк и Ак соответственно. Для этого определяют прогнозируемое время выхода точек (F, A, G) в планируемое конечное положение (Fк, Ак, Gк) и вычитанием значения текущего времени из значения прогнозируемого времени рассчитывают временной интервал, необходимый для уменьшения скоростей движения точек F и А до нулевого значения. Методом компьютерного моделирования с использованием идентифицированной математической модели судна определяют заданные на данный момент времени значения модулей векторов скоростей υ ¯ F
Figure 00000012
и υ ¯ A
Figure 00000013
.In the process of the vessel's movement to the final position, the given values of the modules of vectors υ ¯ F
Figure 00000010
and υ ¯ A
Figure 00000011
correct on the basis of the condition that they are equal to zero at the moment the points F and A exit at a given final position F k and A k, respectively. To do this, determine the predicted time for the points (F, A, G) to reach the planned end position (F k , A k , G k ) and by subtracting the current time from the predicted time, calculate the time interval necessary to reduce the speeds of the points F and A to zero. By the method of computer simulation using the identified mathematical model of the vessel, the values of the moduli of velocity vectors specified at a given time are determined υ ¯ F
Figure 00000012
and υ ¯ A
Figure 00000013
.

Заданные направления векторов скоростей перемещения точек G ( υ ¯ G )

Figure 00000014
, F ( υ ¯ F )
Figure 00000015
и A ( υ ¯ A )
Figure 00000016
в начале маневра и в течение всего периода его выполнения определяют из условия постоянной направленности соответствующего вектора в соответствующую конечную точку. Например, в процессе движения судна из начального положения в конечное отклонение вектора скорости точки F ( υ ¯ F )
Figure 00000017
от линии, соединяющей текущее положение точки F и ее конечное положение Fк, должно иметь нулевое значение. В процессе выполнения маневра ведут постоянный пересчет заданных значений направлений векторов υ ¯ G
Figure 00000018
, υ ¯ F
Figure 00000019
, υ ¯ A
Figure 00000020
.The given directions of the point velocity vectors G ( υ ¯ G )
Figure 00000014
, F ( υ ¯ F )
Figure 00000015
and A ( υ ¯ A )
Figure 00000016
at the beginning of the maneuver and throughout the entire period of its execution, it is determined from the condition of constant directivity of the corresponding vector to the corresponding endpoint. For example, in the process of a ship moving from its initial position to the final deviation of the point velocity vector F ( υ ¯ F )
Figure 00000017
from the line connecting the current position of point F and its final position F to , should have a zero value. In the course of the maneuver, they constantly recalculate the given values of the directions of the vectors υ ¯ G
Figure 00000018
, υ ¯ F
Figure 00000019
, υ ¯ A
Figure 00000020
.

Текущие значения модулей и направлений векторов υ ¯ F

Figure 00000021
и υ ¯ A
Figure 00000022
определяют с помощью акселерометров, установленных в точках F и А соответственно, при этом учитывают текущее значение курса судна ψ. Акселерометры измеряют продольные и поперечные линейные ускорения точек F(wxF, wyF) и A(wxA, wyA), а величины текущих значений модулей (υF, υA) и направлений (φF, φA) линейных скоростей точки F и точки А (фиг.2) рассчитывают на основании очевидных соотношений:Current values of modules and directions of vectors υ ¯ F
Figure 00000021
and υ ¯ A
Figure 00000022
determined using accelerometers installed at points F and A, respectively, while taking into account the current value of the ship ψ. Accelerometers measure the longitudinal and transverse linear accelerations of the points F (w xF , w yF ) and A (w xA , w yA ), and the magnitudes of the current values of the modules (υ F , υ A ) and directions (φ F , φ A ) of linear speeds of the point F and points A (FIG. 2) are calculated based on the obvious relationships:

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

где βF, βA - текущие значения углов дрейфа в точках F и А соответственно.where β F , β A are the current values of the drift angles at points F and A, respectively.

Величину сигнала управления σ, передаваемую на движительно-рулевой комплекс судна, формируют из величин разностей текущих и заданных значений как модулей, так и направлений векторов υ ¯ F

Figure 00000010
и υ ¯ A
Figure 00000011
The magnitude of the control signal σ transmitted to the propulsion-steering complex of the vessel is formed from the magnitudes of the differences between the current and given values of both the modules and the directions of the vectors υ ¯ F
Figure 00000010
and υ ¯ A
Figure 00000011

σ = k υ F ( υ F т υ F з ) + k υ А ( υ А т υ А з ) + k ϕ F ( ϕ F т ϕ F з ) + k ϕ A ( ϕ A т ϕ А з ) ( 15 )

Figure 00000025
σ = k υ F ( υ F t - υ F s ) + k υ BUT ( υ BUT t - υ BUT s ) + k ϕ F ( ϕ F t - ϕ F s ) + k ϕ A ( ϕ A t - ϕ BUT s ) ( fifteen )
Figure 00000025

здесь υ, υ, φ, φАт, υ, υ, φ, φАз - текущие (индекс «т») и заданные (индекс «з») значения модулей и направлений векторов скоростей точек F и A; kυF, kυA, kφF, kφA - коэффициенты усиления.here υ Ft , υ At , φ Ft , φ At , υ , υ , φ , φ Az are the current (index "t") and given (index "h") values of the modules and directions of the velocity vectors of points F and A ; k υF , k υA , k φF , k φA are the gains.

Для повышения точности определения значений прогнозируемых с помощью компьютерного моделирования и необходимых для формирования сигнала управления параметров и, в конечном итоге, для повышения безопасности выполнения маневра, необходимо в течение всего процесса маневрирования непрерывно идентифицировать математическую модель судна известными методами [3], [4], [5], [6].To improve the accuracy of determining the values predicted by computer simulation and the parameters necessary for generating a control signal and, ultimately, to increase the safety of maneuvering, it is necessary throughout the entire maneuvering process to continuously identify the mathematical model of the vessel using known methods [3], [4], [5], [6].

ЛитератураLiterature

1. Барахта А.В., Юдин Ю.И. Структура и принципы работы систем динамического позиционирования: Мурманск, Вестник МГТУ, том. 12, №2, 2009. с.255-258.1. Barakhta A.V., Yudin Yu.I. The structure and principles of dynamic positioning systems: Murmansk, Vestnik MSTU, vol. 12, No. 2, 2009. p. 255-258.

2. Петров Ю.П., Червяков В.В. Системы стабилизации буровых судов. Л.: Судостроение, 216 с., 1985 (Техника освоения океана).2. Petrov Yu.P., Chervyakov VV Stabilization systems for drilling ships. L .: Shipbuilding, 216 p., 1985 (Technique for the development of the ocean).

3. Юдин Ю.И. Использование принципа максимума для параметрической идентификации математической модели судна / С.В.Пашенцев, Ю.И.Юдин // Наука и техника транспорта. - 2006. - №2. - С.100-107.3. Yudin Yu.I. Using the maximum principle for parametric identification of a mathematical model of a ship / S.V. Pashentsev, Yu.I. Yudin // Science and technology of transport. - 2006. - No. 2. - S. 100-107.

4. Юдин Ю.И. Идентификация параметров тренажерной модели движения танкера / Ю.И.Юдин, Г.И.Мартюк // Управление безопасностью мореплавания и подготовка морских специалистов SSN, 2004: материалы 4-й междунар. конф. (Калининград, 9-10 июня 2004 г.) / БГАРФ. - Калининград, 2004. - С.154-159.4. Yudin Yu.I. Identification of parameters of a simulator model of tanker movement / Yu.I. Yudin, G.I. Martyuk // Navigation safety management and training of marine specialists SSN, 2004: materials of the 4th international conf. (Kaliningrad, June 9-10, 2004) / BFFSA. - Kaliningrad, 2004 .-- S.154-159.

5. Юдин Ю.И. Идентификация модели судна - важнейший элемент управления безопасностью мореплавания / Ю.И.Юдин, Р.Г.Степахно // Управление безопасностью мореплавания и подготовки морских специалистов: SSN, 2002: материалы 3-й междунар. конф. (Калининград, 27-29 ноября 2002) / БГАРФ. - Калининград, 2003. - С.274-283.5. Yudin Yu.I. Identification of the ship model - the most important element of the safety management of navigation / Yu.I. Yudin, RG Stepakhno // Management of safety of navigation and training of marine specialists: SSN, 2002: materials of the 3rd international. conf. (Kaliningrad, November 27-29, 2002) / BFFSA. - Kaliningrad, 2003 .-- S.274-283.

6. Эйкхоф П. Основы идентификации систем управления / П.Эйкхоф. - М.: Мир, 1975. - 432 с.6. Eikhof P. Fundamentals of identification of control systems / P. Eikhof. - M.: Mir, 1975 .-- 432 p.

7. Operator Manual Kongsberg Simrad SDP. Dynamic Positioning System (Rel. 4.0 Update 5), p.492, 2003.7. Operator Manual Kongsberg Simrad SDP. Dynamic Positioning System (Rel. 4.0 Update 5), p. 492, 2003.

Claims (4)

1. Способ управления траекторией движения судна, включающий использование двух разнесенных по длине диаметральной плоскости судна носовой F и кормовой А точек с установленными в них приемниками СНС для измерения координат этих точек и на их основе определение параметров движения судна, непрерывную идентификацию математической модели судна, отличающийся тем, что используют текущие значения модулей и направлений векторов линейных скоростей υ ¯ F
Figure 00000026
носовой F точки и υ ¯ A
Figure 00000027
кормовой А точки, при этом управление направлениями векторов осуществляют исходя из условия их постоянной направленности в заданную точку в неподвижной системе координат X00Y0, а именно вектор υ ¯ F
Figure 00000001
в процессе движения направлен в конечное заданное положение носовой точки судна точку Fк, вектор υ ¯ A
Figure 00000002
в процессе движения направлен в конечное заданное положение кормовой точки судна точку Ак, управление модулями осуществляют путем оценки соотношений заданных значений каждого из модулей с соответствующими текущими значениями этих модулей, формируют для движительно-рулевого комплекса сигнал σ управления из величин разностей текущих и заданных значений модулей и направлений векторов υ ¯ F
Figure 00000001
и υ ¯ A
Figure 00000002
.
1. A method of controlling the vessel’s trajectory, including the use of two forward F and aft A points with the SNA receivers installed in them for measuring the coordinates of these points and based on them determining the parameters of the vessel’s movement, continuous identification of the mathematical model of the vessel, which differs by using the current values of the moduli and directions of the linear velocity vectors υ ¯ F
Figure 00000026
nasal F points and υ ¯ A
Figure 00000027
A feed point, while the direction of the vectors is controlled based on the condition of their constant directivity to a given point in a fixed coordinate system X 0 0Y 0 , namely the vector υ ¯ F
Figure 00000001
in the process of movement directed to the final predetermined position of the bow of the ship point F to , vector υ ¯ A
Figure 00000002
during movement, point A k is directed to the final predetermined position of the stern point of the vessel, the modules are controlled by evaluating the ratios of the set values of each of the modules with the corresponding current values of these modules, form a control signal σ for the propulsion-steering complex from the values of the differences of the current and set values of the modules and directions of vectors υ ¯ F
Figure 00000001
and υ ¯ A
Figure 00000002
.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заданные значения модулей векторов υ ¯ F
Figure 00000001
и υ ¯ A
Figure 00000002
рассчитывают методом компьютерного моделирования с использованием идентифицируемой в процессе движения математической модели судна.
2. The method according to claim 1, characterized in that the set values of the modules of vectors υ ¯ F
Figure 00000001
and υ ¯ A
Figure 00000002
calculated by computer simulation using a mathematical model of the ship identified in the process of movement.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что текущие значения векторов υ ¯ F
Figure 00000001
и υ ¯ A
Figure 00000002
определяют с помощью акселерометров, установленных в носовой F и кормовой А точках судна.
3. The method according to claim 1, characterized in that the current values of the vectors υ ¯ F
Figure 00000001
and υ ¯ A
Figure 00000002
determined using accelerometers installed in the fore and aft A points of the vessel.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал управления определяют по формуле:
σ = k υ F ( υ F т υ F з ) + k υ А ( υ А т υ А з ) + k ϕ F ( ϕ F т ϕ F з ) + k ϕ A ( ϕ A т ϕ А з )
Figure 00000028
, где
υ, υ, φ, φАт - текущие значения модулей и направлений векторов скоростей точек F и А,
υ, υ, φ, φАз заданные значения модулей и направлений векторов скоростей точек F и А,
kυF, kυA, kφF, kφA - коэффициенты усиления.
4. The method according to claim 1, characterized in that the control signal is determined by the formula:
σ = k υ F ( υ F t - υ F s ) + k υ BUT ( υ BUT t - υ BUT s ) + k ϕ F ( ϕ F t - ϕ F s ) + k ϕ A ( ϕ A t - ϕ BUT s )
Figure 00000028
where
υ Ft , υ At , φ Ft , φ At - current values of the modules and directions of the velocity vectors of points F and A,
υ Fz, Az υ, φ Fz, φ Az setpoints moduli and directions of the vectors F and A velocity points,
k υF , k υA , k φF , k φA are the gains.
RU2012108992/08A 2012-03-11 2012-03-11 Method of controlling ship trajectory RU2501064C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108992/08A RU2501064C2 (en) 2012-03-11 2012-03-11 Method of controlling ship trajectory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108992/08A RU2501064C2 (en) 2012-03-11 2012-03-11 Method of controlling ship trajectory

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012108992A RU2012108992A (en) 2013-09-20
RU2501064C2 true RU2501064C2 (en) 2013-12-10

Family

ID=49182826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012108992/08A RU2501064C2 (en) 2012-03-11 2012-03-11 Method of controlling ship trajectory

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2501064C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553610C1 (en) * 2014-07-04 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") Method of control over ship afloat
RU2615849C1 (en) * 2015-11-06 2017-04-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") Moving vessel control method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106919168B (en) * 2015-12-24 2023-08-04 智真海洋科技(威海)有限公司 Indoor self-model airplane manipulability experiment positioning system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2263606C1 (en) * 2004-04-20 2005-11-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет Method of control of moving article
RU2283505C1 (en) * 2005-01-31 2006-09-10 Алексей Васильевич Терентьев Method and device for determining coordinates of a radio radiation source

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2263606C1 (en) * 2004-04-20 2005-11-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мурманский государственный технический университет Method of control of moving article
RU2283505C1 (en) * 2005-01-31 2006-09-10 Алексей Васильевич Терентьев Method and device for determining coordinates of a radio radiation source

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553610C1 (en) * 2014-07-04 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") Method of control over ship afloat
RU2615849C1 (en) * 2015-11-06 2017-04-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") Moving vessel control method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012108992A (en) 2013-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yasukawa et al. Evaluations of wave-induced steady forces and turning motion of a full hull ship in waves
EP3388327B1 (en) Route setting method for underwater vehicle, underwater vehicle optimum control method using same, and underwater vehicle
RU2442718C1 (en) Determination method for dynamic parameters of marine movement mathematical model
de Barros et al. Investigation of normal force and moment coefficients for an AUV at nonlinear angle of attack and sideslip range
JP4640760B2 (en) Waveform prediction method of incoming waves and driving control method of navigation body in waves
RU2501064C2 (en) Method of controlling ship trajectory
Lisowski Sensitivity of computer support game algorithms of safe ship control
CN104614554A (en) Self-amending method of standard error of ship-based wind speed and direction transducer
Ueno et al. Estimation of stopping ability of full-scale ship using free-running model
Chun-Ki et al. Study on the M anoeuvring Prediction of a Fishing Vessel
RU2507110C2 (en) Method of determination of damping component of normal hydrodynamic force and moment
Park et al. Uncertainty assessment of outdoor free-running model tests for maneuverability analysis of a damaged surface combatant
Masuyama The work achieved with the sail dynamometer boat “Fujin”, and the role of full scale tests as the bridge between model tests and CFD
RU2493048C1 (en) Method of defining ship mathematical model hydrodynamic parameters
Abdel-Latif et al. Simulation of ship maneuvering behavior based on the modular mathematical model
CN111487981B (en) Ship dynamic positioning system and wind power feedforward control method and device thereof
US20220091610A1 (en) Lift from vessel formation
CN115202366A (en) Unmanned ship autonomous berthing method and system based on environment perception
Richardt et al. Maneuvering simulations for ships and sailing yachts using FRIENDSHIP-Equilibrium as an open modular workbench
Sokolenko The system of precision planning marine ship’s voyage
Yasukawa et al. Effects of wave direction on ship turning in regular waves
Bańka et al. A comparative and experimental study on gradient and genetic optimization algorithms for parameter identification of linear MIMO models of a drilling vessel
Zheng et al. Simulation and experimental research on hydrodynamic performance of fully attached submarine in the surface and near the surface modes
JP2021160427A5 (en)
RU2615848C1 (en) Moving vessel control method

Legal Events

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

Effective date: 20140312