RU2536011C2 - Fail-safe ship control system - Google Patents
Fail-safe ship control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536011C2 RU2536011C2 RU2013104316/11A RU2013104316A RU2536011C2 RU 2536011 C2 RU2536011 C2 RU 2536011C2 RU 2013104316/11 A RU2013104316/11 A RU 2013104316/11A RU 2013104316 A RU2013104316 A RU 2013104316A RU 2536011 C2 RU2536011 C2 RU 2536011C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- depth
- angle
- trim
- sensor
- trim angle
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения - автоматическому управлению движением корабля.The invention relates to the field of shipbuilding - automatic control of the movement of the ship.
Известна система автоматического управления движением судна по заданному путевому углу, реализованная в «Системе автоматического управления движением судна» (патент RU №2248914, Б.И. №9, март 05 г.). В системе управления движением судна использована информация от датчика путевого угла, задатчика путевого угла и сумматора, в котором по сигналам: текущего путевого угла, заданного путевого угла, угловой скорости судна, формируется закон управления рулевым приводом судна.A known system of automatic control of the movement of the vessel at a given direction angle, implemented in the "System of automatic control of the movement of the vessel" (patent RU No. 2248914, B.I. No. 9, March 05). In the ship’s motion control system, information from the track angle sensor, track angle adjuster and adder is used, in which, according to the signals: the current track angle, the set track angle, the ship’s angular speed, the steering control law is formed.
Известна также система автоматического управления движением корабля с использованием динамической модели углового движения корабля (см. патент RU №2223197, Б.И. №4, 2004 г, принятый авторами в качестве прототипа). «Аппаратура автоматического управления движением судна», содержащая задатчик курсового угла, датчик угла руля, приемник спутниковой навигационной системы (датчик путевого угла), рулевой привод, динамическую модель углового движения корабля (фильтр), блок дифференцирования и сумматор, первый вход которого соединен с выходом задатчика путевого угла, выход приемника СНС соединен с вторым входом сумматора, к третьему входу которого подключен выход датчика угла руля, четвертый вход сумматора соединен с выходом блока дифференцирования. На выходе динамической модели движения судна-фильтре формируется оценка путевого угла. Оценка путевого угла алгебраически суммируется с путевым углом. Разность этих сигналов вводится на вход динамической модели движения судна-фильтра.Also known is a system for automatically controlling the movement of a ship using a dynamic model of the angular motion of the ship (see patent RU No. 2223197, BI No. 4, 2004, adopted by the authors as a prototype). “Automatic vessel motion control equipment”, comprising heading angle adjuster, rudder angle sensor, satellite navigation system receiver (track angle sensor), steering gear, dynamic model of the ship’s angular movement (filter), differentiation unit and adder, the first input of which is connected to the output directional angle adjuster, the output of the SNA receiver is connected to the second input of the adder, to the third input of which the output of the rudder angle sensor is connected, the fourth input of the adder is connected to the output of the differentiation unit. At the output of the dynamic model of the vessel’s filter motion, an estimate of the direction angle is formed. The track angle estimate is algebraically summed with the track angle. The difference of these signals is input to the dynamic model of the filter vessel.
В системе управления движением корабля формируется закон автоматического управления движением судна.In the ship’s motion control system, the law of automatic ship motion control is formed.
В задатчике курсового угла формируют сигнал - ϕзд=f(t), Сигнал оценки угла курса - ϕ формируется с использованием фильтра, который содержит электронную (динамичесую) модель движения судна. Для формирования оценки сигнала угла курса на вход электронной модели движения корабля поступает угол руля δ от датчика руля и сигнал невязки с выхода электронной модели движения корабля и датчика угла курса: К(ϕ-ϕ). На выходе сумматора-регулятора формируется заданное значение угла руля - δзд (или d/dt δзд), который подключается к входу рулевого привода:A signal is formed in the heading angle adjuster — ϕ rear = f (t). The heading angle estimation signal — ϕ is generated using a filter that contains an electronic (dynamic) model of the vessel’s movement. To form an estimate of the heading angle signal, the rudder angle δ from the rudder sensor and the residual signal from the output of the electronic model of the ship's motion and heading angle sensor are received at the input of the electronic model of the ship’s motion: K (ϕ- ϕ) . At the output of the adder-regulator, a set value of the steering angle is formed - δ rear (or d / dt δ rear ), which is connected to the input of the steering gear:
d/dtδзд=К1 (ϕ-ϕзд)+К2d/dtϕ К3δ,d / dtδ zd = K 1 (ϕ -ϕ zd ) + K 2 d / dt ϕ K 3 δ,
где ϕ - оценка угла курса (с выхода электронной модели движения корабля-фильтра калмана),where ϕ is the estimate of the angle of the course (from the output of the electronic model of the movement of the Kalman filter filter ship),
δ - угол руля (с выхода датчика руля),δ - rudder angle (from the output of the rudder sensor),
ϕзд - заданное значение угла курса (из задатчика угла курса),ϕ rear - set value of the course angle (from the setter of the course angle),
δзд - заданное значение угла руля (или d/dt δзд) (формируется в сумматоре).δ rear - the set value of the steering angle (or d / dt δ rear ) (formed in the adder).
Недостатками известных систем автоматического управления движением (САУД) являются:The disadvantages of the known systems of automatic motion control (SAUD) are:
- отсутствие встроенного контроля исправности источников информации САУД,- lack of built-in control of serviceability of SAUD information sources,
- выход из строя датчиков информации о состоянии корабля приводит к аварийным ситуациям,- the failure of the sensors information about the state of the ship leads to emergency situations,
- выход из строя вычислительных сетей фильтра обработки входной информации также приводит к аварийным ситуациям,- the failure of the computer networks of the filter processing the input information also leads to emergency situations,
- системы управления не являются отказоустойчивыми.- control systems are not fault tolerant.
Техническим результатом предлагаемой системы управления движением судна является:The technical result of the proposed ship traffic control system is:
- повышение точности и надежности системы управления движением,- improving the accuracy and reliability of the motion control system,
- введение блоков диагностики и формирователя средних значений оценок глубины и угла дифферента позволило осуществлять не только контроль исправности САУД, но и перестройку ее архитектуры при появлении сбоя в САУД,- the introduction of diagnostic blocks and a shaper of average values for assessing the depth and angle of trim made it possible not only to monitor the health of the SAUD, but also to rebuild its architecture when a failure occurs in the SAUD,
- дополнительное введение в состав системы: 2-х резервных датчиков глубины, трех измерителей угла дифферента и пяти фильтров с электронной динамической моделью движения корабля позволило обеспечить сохранение нормальной работы САУД не только при сбоях в датчиках информации, но и в вычислительных сетях фильтров обработки входной информации.- an additional introduction to the system: 2 backup depth sensors, three trim angle meters and five filters with an electronic dynamic model of the ship’s movement made it possible to maintain the normal operation of the SAUD not only in case of failures in the information sensors, but also in the computer networks of the input information processing filters .
Технический результат в предлагаемой системе управления достигается благодаря:The technical result in the proposed control system is achieved due to:
- применению формирователя средних значений оценок глубины и угла дифферента, двух дополнительных датчиков глубины и трех формирователей угла дифферента, что позволило получать (более точные) усредненные значения оценок глубины
а) с трех датчиков глубины, датчика угла дифферента совместно с тремя формирователями угла дифферента (при отсутствии сбоев во всех четырех датчиках САУД в нормальных условия эксплуатации),a) from three depth sensors, a trim angle sensor together with three trim angle shapers (in the absence of failures in all four SAUD sensors in normal operating conditions),
б) с двух исправных датчиков глубины (третий датчик глубины (любой) вышел из строя) или при сбое датчика угла дифферента.b) from two working depth sensors (the third depth sensor (any) is out of order) or when the trim angle sensor fails.
Формирование системы отказоустойчивого управления движением корабля.Formation of a system of fault-tolerant ship motion control.
Система отказоустойчивого управления движением корабля содержит: датчик руля δ, датчик глубины h1, датчик угла дифферента ψ1, рулевой привод, задатчик глубины hзд и угла дифферента ψзд, фильтр оценки глубины
Фильтр оценки глубины
- датчик глубины h1 (который вырабатывает текущую глубину корабля - h),- depth sensor h 1 (which produces the current depth of the ship - h),
- датчик руля δ (который выдает угол руля - δ).- rudder sensor δ (which gives the rudder angle - δ).
На выходе фильтра оценки глубины
Фильтр оценки угла дифферента
- датчик угла дифферента ψ1,- trim angle sensor ψ 1 ,
- датчик руля δ.- steering wheel sensor δ.
На выходе фильтра оценки угла дифферента
Для реализации предложенного заявителем технического результата в систему введены: датчик глубины h2, датчик глубины h3, формирователь средних значений оценки глубины
К второму и третьему входам трех фильтров оценки угла дифферента: 1)
- выход фильтра оценки глубины
- выход фильтра оценки глубины
- выход фильтра оценки глубины
- выход фильтра оценки угла дифферента
- выход фильтра оценки угла дифферента
- выход фильтра оценки угла дифферента
- выход фильтра оценки угла дифферента
К второму входу четырех блоков диагностики:1)
К второму и третьему входам трех блоков диагностики 1)
В семи блоках диагностики формируется семь модулей разности:In seven diagnostic blocks, seven difference modules are formed:
(что подтверждает исправность «i»-ых датчиков и сетей формирования оценок глубины
Выход сумматора подключен к входу рулевого привода.The output of the adder is connected to the input of the steering gear.
а) На входе рулевого привода (в случае установки в САУД режима автоматического управления движением корабля по глубине) формируется закон управления движением корабля по глубине, имеющий вид (аналогичен закону, принятому в прототипе):a) At the entrance of the steering gear (in the case when the automatic control of the ship’s movement in depth is set in the SAUD), the law of control of the ship’s movement in depth is formed, having the form (similar to the law adopted in the prototype):
где
δ - угол руля (подключен к первому входу сумматора с выхода датчика руля),δ - rudder angle (connected to the first input of the adder from the output of the rudder sensor),
δзд - заданное значение угла руля,δ rear - the specified value of the steering angle,
d/dt_δзд - вводится с выхода сумматора на вход рулевого привода,d / dt_δ zd - is introduced from the adder output to the input of the steering drive,
К1a, 2а, 3а - постоянные коэффициенты регулирования.To 1a, 2a, 3a - constant regulation coefficients.
б) На входе рулевого привода (в случае установки режима автоматического управления движением корабля по углу дифферента) формируется закон управления движением корабля по углу дифферента, имеющий вид:b) At the input of the steering gear (in the case of setting the automatic control of the ship’s movement along the trim angle), the law of controlling the ship’s motion along the trim angle is formed, having the form:
где
ψзд - заданное значение угла дифферента (подключено к третьему входу сумматора с выхода задатчика глубины hзд и угла дифферента ψзд),ψ rear - set value of the angle of the trim (connected to the third input of the adder from the output of the master depth h rear and the angle of the trim ψ rear ),
δ - угол руля (подключен к первому входу сумматора с датчика руля),δ - rudder angle (connected to the first adder input from the rudder sensor),
δзд - заданное значение угла руляδ rear - set value of the steering angle
d/dt_δзд - формируется на выходе сумматора(которое подключается к входу рулевого привода),d / dt_δ zd - is formed at the output of the adder (which is connected to the input of the steering gear),
K1,2,3 - постоянные коэффициенты регулирования.K 1,2,3 - constant regulation coefficients.
Система отказоустойчивого управления движением корабля поясняется чертежами.The fail-safe control system for the movement of the ship is illustrated by drawings.
На фигуре 1 приведена блок-схема системы отказоустойчивого управления движением корабля, которая содержит:The figure 1 shows a block diagram of a fail-safe control system for the movement of the ship, which contains:
датчик руля δ - 1, датчик глубины h1 - 2, датчик угла дифферента ψ - 3, рулевой привод - 4, задатчик глубины и угла дифферента hзд, ψзд - 5, фильтр оценки глубины h1 - 6, фильтр оценки угла дифферента ψ1 - 1, сумматор - 8, блок дифференцирования - 9, второй и третий датчики глубины h2 и h3 - 10, 11, фильтр оценки глубины h2 - 12, фильтр оценки глубины h3 - 13, фильтр оценки угла дифферента ψ2 - 14, фильтр оценки угла дифферента ψ3 - 15, фильтр оценки угла дифферента ψ4 - 16, семь блоков диагностики 17-23, формирователь средних значений оценок глубины
Объект управления - корабль - 25.Object of control - ship - 25.
Реализация рассматриваемой системы возможна на базе:The implementation of the system in question is possible on the basis of:
- аналоговых счетно-решающих элементов с использованием дискретных логических элементов,- analog computing elements using discrete logic elements,
- с использованием цифровой техники,- using digital technology,
- датчики следует применить серийно выпускаемые нашей промышленностью с точностью измерения не хуже 0,5°,- sensors should be used commercially available by our industry with a measurement accuracy of no worse than 0.5 °,
- фильтры оценки глубины и оценки угла дифферента включают электронные модели движения корабля с постоянными коэффициентами передачи (может быть использована также адаптивная электронная модель движения корабля),- depth assessment and trim angle estimation filters include electronic models of the ship’s motion with constant transmission coefficients (an adaptive electronic model of the ship’s motion can also be used),
- блоки диагностики и формирователь средних значений оценок глубины
Особенности работы системы отказоустойчивого управления движением корабля.Features of the system fail-safe control of the movement of the ship.
1. Формирование оценок измеряемой информации -
Оценки глубины корабля
а) Формирование оценок глубины
- выходом датчика глубины h1 - 2 (подключен к фильтру оценки глубины - 6),- the output of the depth sensor h 1 - 2 (connected to the filter depth assessment - 6),
- выходом датчика глубины h2 -_ 10 (подключен к фильтру оценки глубины - 12),- the output of the depth sensor h 2 -_ 10 (connected to the filter depth assessment - 12),
- выходом датчика глубины h3 - 11 (подключен к фильтру оценки глубины - 13).- the output of the depth sensor h 3 - 11 (connected to the filter depth assessment - 13).
б) Формирование оценок угла дифферента -
- датчиками глубины h1 - 2. и h2 - 10 (подключены к фильтру оценки угла дифферента - 14),- depth sensors h 1 - 2. and h 2 - 10 (connected to the filter estimates the angle of trim - 14),
- датчиками глубины h2 - 10 и h3 - l1 (подключены к фильтру оценки угла дифферента - 15),- depth sensors h 2 - 10 and h 3 - l1 (connected to the filter estimates the angle of trim - 15),
- датчиками глубины h1 - 2 и h3 - 11 (подключены к фильтру оценки угла дифферента - 16),- depth sensors h 1 - 2 and h 3 - 11 (connected to the filter estimates the angle of the trim - 16),
2. Формирование оценок глубины
а) В блоках диагностики 17, 19, 20 вычисляется модуль разности:
если модуль разности глубин меньше допустимого значения Сh:if the modulus of the difference in depth is less than the allowable value of With h :
то с выхода данного «i» блока диагностики поступит оценка глубины
если удовлетворяется условие:if the condition is satisfied:
то с выхода данного «i» блока диагностики не поступит оценка глубины
б) В блоках диагностики 18, 21, 22 и 23 формируется модуль разности:
если модуль разности угла дифферента меньше допустимого значения Сψ:if the modulus of the difference in the angle of the trim is less than the permissible value of Cψ:
то с выхода данного «i» блока диагностики поступит оценка угла дифферента
если удовлетворяется условие:if the condition is satisfied:
то оценки угла дифферента -
3. Получение средних значений оценок глубины hcp и оценок угла дифферента ψср (формирователь средних значений оценок глубины hcp и оценок угла дифферента ψср - 24)3. Obtaining the average values of the estimates of the depth h cp and estimates of the angle of the trim ψ cf (the shaper of the average values of the estimates of the depth h cp and the estimates of the angle of the ψ cp - 24)
а) В случае нормальных условий плавания (все каналы управления САУД исправны) в семи блоках диагностики 17-23 удовлетворяются условия (3) и (4), поэтому три оценки глубины и четыре оценки угла дифферента вводятся в формирователь среднего значения оценки глубины
где
Выход формирователя средних значений оценки глубины и угла дифферента 24 подключен к четвертому входу сумматора 8. На выходе сумматора 8 формируется закон управления рулевым приводом, в соответствии с зависимостью (2) или (2а). Выход сумматора 8 подключен к входу рулевого привода 4, при этом обеспечивается движение корабля на заданной глубине или с заданным углом дифферента (в зависимости от установленного в САУД режима управления движением по заданной глубине плавания или с заданным углом дифферента).The output of the shaper of the average values for estimating the depth and angle of trim 24 is connected to the fourth input of the adder 8. At the output of the adder 8, a steering control law is generated in accordance with dependence (2) or (2a). The output of the adder 8 is connected to the input of the steering gear 4, while the ship is moving at a given depth or with a given trim angle (depending on the control mode set in the SAUD for a given swimming depth or with a given trim angle).
б) В случае сбоя в одном из датчиков 2, или 3, или 10, или 11 (каналов формирования оценок
б1) Сбой в датчике h1 - 2:b 1 ) Failure in the sensor h 1 - 2:
- в блоке диагностики 17 реализовалась зависимость (3а):- in the diagnostic unit 17, the dependence (3a) was realized:
- в блоке диагностики 21 реализовалась зависимость (4а):- in the diagnostic unit 21, the dependence (4a) was realized:
- в блоке диагностики 23 реализовалась зависимость (4а):- in the diagnostic unit 23, the dependence (4a) was realized:
где: ψ2 - измеренный угол дифферента (ψ2=(h1-h2)/L вычисляется в фильтре 14 с использованием измеренных глубин: h1 с датчика 2, h2 с датчика 10, который из фильтра 14 вводится в блок диагностики 21),where: ψ 2 is the measured trim angle (ψ 2 = (h 1 -h 2 ) / L is calculated in the filter 14 using the measured depths: h 1 from the
ψ4 - измеренный угол дифферента (ψ4=(h1-h3)/L1 вычисляется в фильтре 16 с использованием измеренных глубин: h1 с датчика 2, h3 с датчика 11, который из фильтра 16 и вводится в блок диагностики 23),ψ 4 - the measured trim angle (ψ 4 = (h 1 -h 3 ) / L 1 is calculated in the filter 16 using the measured depths: h 1 from the
L - расстояние между датчиками 2 и 10,L is the distance between the
L1 - расстояние между датчиками 2 и 11.L 1 - the distance between the
Среднее значение оценки глубины
Среднее значение оценки глубины - h ср (51) поступит в сумматор 8 только при режиме управления движением корабля по глубине (см. зависимость (2)).The average value of the depth estimate - h cf (5 1 ) will go to adder 8 only when the ship controls the depth of the ship (see dependence (2)).
Среднее значение оценки угла дифферента - ψ ср (51) поступит в сумматор 8 только при режиме управления движением корабля по углу дифферента (см. зависимость (2а)).The average value of the assessment of the angle of the trim - ψ cf (5 1 ) will go to the adder 8 only in the mode of controlling the movement of the ship along the angle of the trim (see dependence (2a)).
б2) Сбой в датчике глубины h2 - 10:b 2 ) Failure in the depth sensor h 2 - 10:
- в блоке диагностики 19 реализовалась зависимость (3а):- in the diagnostic unit 19, the dependence (3a) was realized:
- в блоке диагностики 21 реализовалась зависимость (4а):- in the diagnostic unit 21, the dependence (4a) was realized:
- в блоке диагностики 22 реализовалась зависимость (4а):- in the diagnostic unit 22, the dependence (4a) was realized:
где: ψ2 - измеренный угол дифферента (ψ2=(h1-h2)/L вычисляется в фильтре 14 с использованием измеренных глубин: h1 с датчика 2, h2 с датчика 10, ψ2 из фильтра 14 вводится в блок диагностики 21),where: ψ 2 is the measured trim angle (ψ 2 = (h 1 -h 2 ) / L is calculated in the filter 14 using the measured depths: h 1 from the
ψ3 - измеренный угол дифферента (ψ3=(h1-h3)/L2 вычисляется в фильтре 15 с использованием измеренных глубин: h1 с датчика 2, h3 с датчика 11, ψ3 из фильтра 15 вводится в блок диагностики 22),ψ 3 - the measured trim angle (ψ 3 = (h 1 -h 3 ) / L 2 is calculated in the filter 15 using the measured depths: h 1 from the
L - расстояние между датчиками 2 и 10,L is the distance between the
L2 - расстояние между датчиками 2 и 11.L 2 - the distance between the
Среднее значение оценки глубины
б3) Сбой в датчике глубинны h3 - 11:b 3 ) Failure in the sensor depth h 3 - 11:
- в блоке диагностики 20 реализовалась зависимость (3а):- in the
- в блоке диагностики 23 реализовалась зависимость (4а):- in the diagnostic unit 23, the dependence (4a) was realized:
-. в блоке диагностики 22 реализовалась зависимость (4а):-. in the diagnostic unit 22, the dependence (4a) was realized:
где: ψ4 - измеренный угол дифферента (ψ4=(h1-h)/L вычисляется в фильтре 16 с использованием измеренных глубин: h1 с датчика 2, h3 с датчика 11, ψ4 из фильтра 16 вводится в блок диагностики 22),where: ψ 4 is the measured trim angle (ψ 4 = (h 1 -h) / L is calculated in the filter 16 using the measured depths: h 1 from the
ψ3 - измеренный угол дифферента (ψ3=(h2-h3)/L2 вычисляется в фильтре 15 с использованием измеренных глубин: h2 с датчика 10, h3 с датчика 11, ψ3 из фильтра 15 вводится в блок диагностики 22),ψ 3 - the measured trim angle (ψ 3 = (h 2 -h 3 ) / L 2 is calculated in the filter 15 using the measured depths: h 2 from the
L - расстояние между датчиками 2 и 11,L is the distance between the
L2 - расстояние между датчиками 10 и 11.L 2 is the distance between the
Среднее значение оценки глубины
г) Сбой в датчике угла дифферента ψ1 - 3:d) Failure in the trim angle sensor ψ 1 - 3:
в блоке диагностики 7 выполнилась зависимость:in the block of diagnostics 7 the dependency is fulfilled:
Среднее значение оценки глубины
4. Управление движением корабля по глубине или углу дифферента.4. Control of the movement of the ship in the depth or angle of the trim.
В предложенной САУД предусматривается два режима управления движением корабля:The proposed SAUD provides for two modes of controlling the movement of the ship:
- переходы на заданное значение глубины и последующую стабилизацию на ней -
- по углу дифферента с последующей стабилизацией на этом угле дифферента ψср=ψзд.- according to the angle of the trim with subsequent stabilization on this angle of the trim ψ sr = ψ rear .
Рассмотрим режим управления по глубине.Consider the control mode in depth.
Боцман в задатчике глубины и угла дифферента 5 устанавливает требуемый режим управления.The boatswain in the setpoint depth and angle trim 5 sets the desired control mode.
а) Устанавливает задатчиком 5 заданную глубину плавания корабля hзд, при этом в рассматриваемой системе формируется закон (2) автоматического управления рулевым приводом 4, который выводит корабль на заданную глубину и удерживает корабль на заданной глубине.a) Sets the master 5 to the desired cruising depth of the ship h rear , while in this system the law (2) of automatic control of the steering gear 4 is formed, which takes the ship to a given depth and keeps the ship at a given depth.
Рассмотрим операции, которые при этом выполняются в системе.Consider the operations that are performed in the system.
На вход сумматора 8 подключены:The input of the adder 8 is connected:
- заданная глубина hзд (с задатчика глубины дифферента 5),- a predetermined depth h rear (from the dial depth 5),
- скорость изменения глубины d/dth cp с блока дифференцирования 9, на вход которого поступает оценка среднего значения глубины из формирователя 24),- the rate of change of depth d / dt h cp from the differentiation unit 9, the input of which receives an estimate of the average depth from the shaper 24),
- угол перекладки руля δ (с датчика руля 1),- rudder angle δ (from rudder sensor 1),
- среднее значение оценок глубин -
В сумматоре 8 формируется закон управления (2), который и реализуется на входе рулевого привода 4, обеспечивая тем самым движение корабля на заданной глубине hзд.The adder 8 forming the control law (2), which is realized on the steering gear inlet 4, thereby providing movement of the ship at a predetermined depth h zd.
б) Устанавливает заданный угол дифферента ψзд, при этом в рассматриваемой системе формируется закон (2а) автоматического управления рулевым приводом 4, который выводит корабль на заданный угол дифферента и удерживает корабль на заданном значении угла дифферента.b) Sets the given trim angle ψ rear , while in the system under consideration the law (2a) of automatic control of the steering gear 4 is formed, which displays the ship at the given trim angle and holds the ship at the given trim angle.
Рассмотрим операции, которые при этом выполняются в системе. На вход сумматора 8 подключается:Consider the operations that are performed in the system. The input of the adder 8 is connected:
- заданный угол дифферента - ψзд (с задатчика глубины и дифферента 5),- a given angle of trim - ψ rear (from the depth gauge and trim 5),
- производная от оценки среднего угла дифферента - d/dt_ψcp (с блока дифференцирования 9, на вход которого поступает оценка среднего значения угла дифферента ψср из формирователя 24),- the derivative of the estimate of the average angle of the trim - d / dt_ψ cp (from the differentiation unit 9, the input of which receives the estimate of the average value of the angle of the trim ψ cf from the shaper 24),
- угол перекладки руля - δ (с датчика руля 1),- rudder angle - δ (from rudder sensor 1),
- среднее значение оценок угла дифферента - ψср (с формирователя среднего значения оценок глубин
В сумматоре 8 формируется закон управления (2а), который поступает на вход рулевого привода 4, обеспечивая тем самым движение корабля с заданным углом дифферента ψзд.In the adder 8, the control law (2a) is generated, which is fed to the input of the steering gear 4, thereby ensuring the movement of the ship with a given trim angle ψ rear .
Проведенное моделирование работы рассмотренной выше системы подтвердило эффективность использования предложенной системы отказоустойчивого управления.The simulation of the above system confirmed the effectiveness of the proposed fail-safe control system.
На фиг 2. и 3 представлены результаты моделирования алгоритмов фильтрации в случае отказа одного из датчиков глубины в типовой САУД и в системе отказоустойчивого управления движением корабля, которая рассмотрена выше.Fig. 2 and 3 show the results of modeling filtering algorithms in the event of a failure of one of the depth sensors in a typical SAUD and in the fault-tolerant ship motion control system, which was discussed above.
Claims (1)
если все семь модулей разности удовлетворяют условиям:
то оценки
а) на входе рулевого привода (в случае установки в САУД режима автоматического управления движением корабля по глубине) формируется закон управления движением корабля по глубине вида (2):
где
δ - угол руля,
δзд - заданное значение угла руля,
К1a, 2а, 3а - постоянные коэффициенты регулирования,
б) на входе рулевого привода (в случае установки режима автоматического управления движением корабля по углу дифферента) формируется закон управления движением корабля по углу дифферента:
где
ψзд - заданное значение угла дифферента,
δ - угол руля,
δзд - заданное значение угла руля или d/dt_δзд,
K1, 2, 3. - постоянные коэффициенты регулирования,
если не все семь модулей разности удовлетворяют условиям (1), а некоторые удовлетворяют условию (3) и или (4):
|hi-
|ψi -ψ i| ≥C2,
то в блоках диагностики
а) при сбое датчика глубины h1 в трех блоках диагностики: h1, ψ2, и ψ4 удовлетворяется условие (3), (4):
|h1- h 1| ≥ Ch, |ψ2-ψ 2| ≥Cψ, |ψ4 -ψ 4| ≥Cψ,
при этом в формирователе средних значений оценок глубины и угла дифферента будет:
б) при сбое датчика глубины h2 удовлетворяются условия (3), (4) в трех блоках диагностики: h2, ψ2, и ψ3, при этом в формирователе средних значений оценок глубины и угла дифферента будет:
в) при сбое датчика глубины h3 удовлетворяется условие (3), (4) в трех блоках диагностики: h3, ψ3, и ψ4, при этом в формирователе средних значений оценок глубины и угла дифферента будет:
г) при сбое датчика угла дифферента ψ1 удовлетворяется условие (4) в блоке диагностики ψ1, при этом в формирователе средних значений оценок глубины и угла дифферента будет:
if all seven difference modules satisfy the conditions:
then estimates
a) at the entrance of the steering gear (in the case of setting the automatic control of the ship’s movement in depth in the automated control system), the law of controlling the ship’s movement in depth (2) is formed:
Where
δ is the angle of the steering wheel,
δ rear - the specified value of the steering angle,
To 1a, 2a, 3a - constant regulation coefficients,
b) at the input of the steering gear (in the case of setting the automatic control of the ship’s movement along the trim angle), the law of controlling the ship’s motion along the trim angle is formed:
Where
ψ rear - the set value of the angle of the trim,
δ is the angle of the steering wheel,
δ zd - setpoint steering angle or d / dt_δ zd,
K 1, 2, 3. - constant regulation coefficients,
if not all seven difference modules satisfy conditions (1), and some satisfy condition (3) and or (4):
| h i -
| ψ i - ψ i | ≥C 2 ,
then in the diagnostic blocks
a) when the depth sensor h 1 fails in three diagnostic blocks: h 1 , ψ 2 , and ψ 4, condition (3), (4) is satisfied:
| h 1 - h 1 | ≥ C h , | ψ 2 - ψ 2 | ≥Cψ, | ψ 4 - ψ 4 | ≥Cψ,
while in the shaper of the average values of the estimates of the depth and angle of the trim will be:
b) when the depth sensor h 2 fails, conditions (3), (4) are satisfied in three diagnostic blocks: h 2 , ψ 2 , and ψ 3 , while in the average value shaper the estimates of the depth and trim angle will be:
c) when the depth sensor h 3 fails, condition (3), (4) is satisfied in three diagnostic blocks: h 3 , ψ 3 , and ψ 4 , while in the average value shaper the estimates of the depth and trim angle will be:
g) at failure of the sensor trim angle ψ 1 satisfy the condition (4) to the diagnosis unit ψ 1, wherein in the shaper averages depth estimates and the trim angle will be:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104316/11A RU2536011C2 (en) | 2013-02-04 | 2013-02-04 | Fail-safe ship control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013104316/11A RU2536011C2 (en) | 2013-02-04 | 2013-02-04 | Fail-safe ship control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013104316A RU2013104316A (en) | 2014-08-10 |
RU2536011C2 true RU2536011C2 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=51354911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013104316/11A RU2536011C2 (en) | 2013-02-04 | 2013-02-04 | Fail-safe ship control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2536011C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3927635A (en) * | 1972-07-10 | 1975-12-23 | Tokyo Keiki Kk | Marine autopilot system |
RU2223197C1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-02-10 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Ship motion automatic control equipment |
RU2432297C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-10-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Курс" (ОАО "ЦНИИ "Курс") | Method of fault-tolerant automatic control of navigation |
-
2013
- 2013-02-04 RU RU2013104316/11A patent/RU2536011C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3927635A (en) * | 1972-07-10 | 1975-12-23 | Tokyo Keiki Kk | Marine autopilot system |
RU2223197C1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-02-10 | Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Ship motion automatic control equipment |
RU2432297C1 (en) * | 2010-02-08 | 2011-10-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Курс" (ОАО "ЦНИИ "Курс") | Method of fault-tolerant automatic control of navigation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013104316A (en) | 2014-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8103462B2 (en) | Oil consumption monitoring for aircraft engine | |
US11255676B2 (en) | Sensor system for independently evaluating the integrity of the data of the sensor system | |
US9517780B2 (en) | Apparatus for controlling speed in railway vehicles | |
EP3177499B1 (en) | A method for estimating variables affecting the vehicle dynamics and corresponding virtual sensor | |
EP1643332A2 (en) | Hybrid model based fault detection and isolation system | |
CN105823503B (en) | GM is predicted based on improved grey model(1,1)Model Autonomous Underwater Vehicle sensor fault diagnosis method | |
WO2023071442A1 (en) | Data processing method and apparatus | |
US20130245929A1 (en) | Filtering method and filter device for sensor data | |
EP3638557A1 (en) | Failure detection and response | |
US20210245893A1 (en) | Method and system for monitoring a condition of a vtol-aircraft | |
Jeong et al. | Vehicle sensor and actuator fault detection algorithm for automated vehicles | |
CN102862666A (en) | Underwater robot state and parameter joint estimation method based on self-adaption unscented Kalman filtering (UKF) | |
US20170122770A1 (en) | Method and system for providing dynamic error values of dynamic measured values in real time | |
RU2537080C1 (en) | System for determining hydrodynamic coefficients of mathematical model of ship movement | |
EP3862737A1 (en) | Model-based aircraft brake temperature estimation | |
Derbel | Driving style assessment based on the GPS data and fuzzy inference systems | |
KR20200034021A (en) | Apparatus and method for ensuring fail-safe function of autonomous traveling system | |
RU2536011C2 (en) | Fail-safe ship control system | |
RU2564379C1 (en) | Platformless inertial attitude-and-heading reference | |
EP2538176A2 (en) | Motion-based adaptive frequency estimation of a doppler velocity sensor | |
CN111044053B (en) | Navigation method and device of single-steering-wheel unmanned vehicle and single-steering-wheel unmanned vehicle | |
CN109343507A (en) | A kind of fault detection and shielding system and method | |
RU2492105C1 (en) | Method of ship control with compensation of disturbances | |
EP3710902B1 (en) | Conversion between calibrated airspeed and true airspeed in trajectory modeling | |
RU2513157C1 (en) | Method of flawless control of ship in depth |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150205 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160727 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190205 |