RU2584351C1 - Method of controlling underwater object - Google Patents

Method of controlling underwater object Download PDF

Info

Publication number
RU2584351C1
RU2584351C1 RU2015109439/11A RU2015109439A RU2584351C1 RU 2584351 C1 RU2584351 C1 RU 2584351C1 RU 2015109439/11 A RU2015109439/11 A RU 2015109439/11A RU 2015109439 A RU2015109439 A RU 2015109439A RU 2584351 C1 RU2584351 C1 RU 2584351C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
underwater object
mechanical connection
ship
underwater
speed
Prior art date
Application number
RU2015109439/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Анатольевич Гайворонский
Татьяна Александровна Езангина
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2015109439/11A priority Critical patent/RU2584351C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2584351C1 publication Critical patent/RU2584351C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/021—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to a method of controlling underwater object. To move underwater object vertically from ship, method includes changing length of first two parts of mechanical connection between object and ship while maintaining force equal to weight of underwater object in water, performing additional movement on part of underwater object changing length of second part of mechanical connection, limited permissible values. Method includes generating a second force component in second part of mechanical connection based on difference of measured speed of vertical movement of object and target ship speed winch and rope tension based on deviations from value corresponding to weight of underwater object submerged object when predetermined immersion depth.
EFFECT: higher accuracy of stabilisation of underwater object in conditions of heaving.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическому управлению подводными объектами с использованием судовых спускоподъемных устройств.The invention relates to the automatic control of underwater objects using ship hoisting devices.

Известен способ управления подводным объектом [SU 714606 A1, МПК5 Н02Р 5/06, опубл. 05.02.1980], в котором управление скоростью судовой лебедки в режимах спуска и подъема подводного объекта осуществляют по сигналу с пульта управления, а в режиме стабилизации глубины погружения подводного объекта - по скорости качки грузового блока и по отклонению глубины погружения подводного объекта.Known subsea control method object [SU 714606 A1, IPC 5 N02R 5/06, publ. 02/05/1980], in which the speed of the ship’s winch in the descent and ascent modes of the underwater object is controlled by a signal from the control panel, and in the mode of stabilization of the depth of immersion of an underwater object, by the pitching speed of the cargo block and the deviation of the depth of immersion of the underwater object.

Указанное техническое решение не обеспечивает быстродействие контура управления подводным объектом на больших глубинах из-за упругих свойств кабель-троса и появления резонансов. Кроме того, резко сокращается срок службы кабель-троса из-за его частых изгибных деформаций при сматывании-наматывании на барабан лебедки, так как кабель-трос при прохождении через блоки допускает всего 1000-2000 изгибов.The specified technical solution does not ensure the speed of the control circuit of the underwater object at great depths due to the elastic properties of the cable and the appearance of resonances. In addition, the cable cable service life is sharply reduced due to its frequent bending deformations during winding-winding the winch drum, since the cable cable when passing through the blocks allows only 1000-2000 bends.

Известен способ управления подводным объектом [RU 2114756 C1, МПК6 В63В 27/08, опубл. 10.07.1998], заключающийся в изменении длины, составленной из двух частей гибкой механической связи между подводным объектом и судном. Основное перемещение подводного объекта по вертикали при погружении осуществляют со стороны судна изменением длины первой части указанной связи, а дополнительное перемещение для стабилизации глубины погружения подводного объекта при морском волнении осуществляют со стороны подводного объекта изменением длины второй части гибкой связи.A known method of controlling an underwater object [RU 2114756 C1, IPC 6 V63V 27/08, publ. 07/10/1998], which consists in changing the length composed of two parts of a flexible mechanical connection between the underwater object and the vessel. The main vertical movement of the underwater object during immersion is carried out from the side of the vessel by changing the length of the first part of the specified connection, and the additional movement to stabilize the immersion depth of the underwater object during sea waves is carried out from the side of the underwater object by changing the length of the second part of the flexible connection.

Это изобретение не исключает появления ударных воздействий на подводный объект при достижении предельных изменений длины каната.This invention does not exclude the occurrence of shock effects on the underwater object when reaching extreme changes in the length of the rope.

Известен способ управления подводным объектом [RU 2261191 C1, МПК7 В63В 27/08, опубл. 27.09.2005], заключающийся в изменении длины, составленной из двух частей гибкой механической связи между подводным объектом и судном. Основное перемещение подводного объекта по вертикали при погружении осуществляют со стороны судна изменением длины первой части указанной связи, а дополнительное перемещение подводного объекта для стабилизации глубины его погружения при морском волнении осуществляют со стороны подводного объекта изменением длины второй части гибкой связи, причем первое слагаемое усилия во второй части этой связи равно весу подводного объекта в воде, второе слагаемое усилия пропорционально отклонению длины этой части гибкой связи от ее математического ожидания, а третье слагаемое - пропорционально скорости изменения длины второй части гибкой связи. При этом дополнительные перемещения ограничивают пределами, которые определяют с учетом минимального и максимального допустимых значений длины второй части гибкой связи, а также математического ожидания и дисперсии ее длины, которые измеряют до времени выполнения дополнительного перемещения.A known method of controlling an underwater object [RU 2261191 C1, IPC 7 V63V 27/08, publ. September 27, 2005], which consists in changing the length composed of two parts of a flexible mechanical connection between the underwater object and the vessel. The main movement of the underwater object vertically during immersion is carried out from the side of the vessel by changing the length of the first part of the specified connection, and the additional movement of the underwater object to stabilize the depth of its immersion during sea waves is carried out from the side of the underwater object by changing the length of the second part of the flexible connection, the first component of the force in the second part of this connection is equal to the weight of the underwater object in water, the second term of the force is proportional to the deviation of the length of this part of the flexible connection from its mathematical nth expectation, and the third term is proportional to the rate of change in the length of the second part of the flexible connection. In this case, additional movements are limited by the limits that are determined taking into account the minimum and maximum permissible values of the length of the second part of the flexible connection, as well as the mathematical expectation and variance of its length, which are measured before the time of the additional movement.

В этом изобретении для погружения и стабилизации подводного объекта в условиях морской качки формируют дополнительные перемещения подводного объекта на основе сигнала, полученного по косвенному показателю - математическому ожиданию изменения длины каната. Для вычисления этого показателя требуется определенное время, приводящее к запаздыванию дополнительного перемещения подводного объекта.In this invention, to move and stabilize the underwater object under sea rolling conditions, additional movements of the underwater object are generated based on a signal obtained by an indirect indicator - the mathematical expectation of a change in the length of the rope. To calculate this indicator, a certain time is required, leading to a delay in the additional movement of the underwater object.

Известен способ управления подводным объектом [RU 2495784 C1, МПК В63В 27/08, опубл. 20.10.2013], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в изменении длины, составленной из двух частей гибкой механической связи между подводным объектом и судном. Основное перемещение подводного объекта по вертикали осуществляют со стороны судна изменением длины первой части указанной связи, а дополнительное перемещение осуществляют со стороны подводного объекта изменением длины второй части гибкой связи. Первое слагаемое усилия во второй части гибкой связи поддерживают равным весу подводного объекта в воде, а его дополнительное перемещение ограничивают пределами, которые определяют с учетом минимального и максимального допустимых значений длины второй части гибкой связи. Для дополнительного перемещения подводного объекта в процессе его погружения и последующей стабилизации используют заданную скорость судовой лебедки и измеряют скорость вертикального перемещения подводного объекта, затем сравнивают эти скорости и на основе их разности формируют второе слагаемое усилия во второй части гибкой связи для компенсации влияния морской качки.A known method of controlling an underwater object [RU 2495784 C1, IPC V63V 27/08, publ. 10.20.2013], selected as a prototype, consisting in changing the length, composed of two parts of a flexible mechanical connection between the underwater object and the vessel. The main vertical movement of the underwater object is carried out from the side of the vessel by changing the length of the first part of the specified connection, and the additional movement is carried out from the side of the underwater object by changing the length of the second part of the flexible connection. The first component of the effort in the second part of the flexible connection is maintained equal to the weight of the underwater object in the water, and its additional movement is limited by the limits that are determined taking into account the minimum and maximum permissible lengths of the second part of the flexible connection. For additional movement of the underwater object during its immersion and subsequent stabilization, the set speed of the ship’s winch is used and the speed of vertical movement of the underwater object is measured, then these speeds are compared and the second component of the force in the second part of the flexible connection is formed on the basis of their difference to compensate for the influence of sea rolling.

Это изобретение не обеспечивает высокую точность стабилизации положения подводного объекта на заданной глубине в связи с большой погрешностью измерения малых вертикальных скоростей перемещения подводного объекта от действия морской качки.This invention does not provide high accuracy of stabilization of the position of the underwater object at a given depth due to the large measurement error of small vertical velocities of the movement of the underwater object from the action of sea rolling.

Задачей изобретения является повышение точности стабилизации положения подводного объекта на требуемой глубине в условиях действия морской качки.The objective of the invention is to increase the accuracy of stabilization of the position of the underwater object at the required depth under the action of pitching.

Поставленная задача решена за счет того, что способ управления подводным объектом, так же как в прототипе, заключается в изменении длины, составленной из двух частей механической связи между этим объектом и судном. Основное перемещение подводного объекта по вертикали осуществляют со стороны судна изменением длины первой части указанной связи, а дополнительное перемещение осуществляют со стороны подводного объекта изменением длины второй части механической связи. При этом первую составляющую усилия во второй части механической связи поддерживают равной весу подводного объекта в воде, а его дополнительное перемещение ограничивают пределами, которые определяют с учетом минимального и максимального допустимых значений длины второй части механической связи. Для дополнительного перемещения подводного объекта в процессе его погружения используют заданную скорость судовой лебедки и измеряют скорость вертикального перемещения подводного объекта, затем сравнивают эти скорости и на основе их разности формируют вторую составляющую усилия во второй части механической связи для компенсации влияния морской качки.The problem is solved due to the fact that the control method of the underwater object, as in the prototype, consists in changing the length, composed of two parts of a mechanical connection between this object and the vessel. The main vertical movement of the underwater object is carried out from the side of the vessel by changing the length of the first part of the specified connection, and the additional movement is carried out from the side of the underwater object by changing the length of the second part of the mechanical connection. In this case, the first component of the effort in the second part of the mechanical connection is maintained equal to the weight of the underwater object in the water, and its additional movement is limited by the limits that are determined taking into account the minimum and maximum allowable lengths of the second part of the mechanical connection. For additional movement of the underwater object during its immersion, the specified speed of the ship’s winch is used and the vertical speed of the underwater object is measured, then these speeds are compared and the second component of the force in the second part of the mechanical connection is formed on the basis of their difference to compensate for the influence of sea pitching.

Согласно изобретению, при достижении подводным объектом заданной глубины погружения и переводе его в режим стабилизации измеряют отклонение натяжения каната от значения, соответствующего весу подводного объекта, и формируют вторую составляющую усилия во второй части механической связи для компенсации влияния морской качки.According to the invention, when the underwater object reaches a predetermined depth of immersion and switches it into stabilization mode, the deviation of the rope tension from the value corresponding to the weight of the underwater object is measured, and the second component of the force is formed in the second part of the mechanical connection to compensate for the influence of the pitching.

В предложенном способе управления подводным объектом в режиме его стабилизации для компенсации влияния морской качки сигнал управления амортизирующей лебедкой формируют на основе отклонения натяжения каната от значения, соответствующего весу подводного объекта, а не на основе реального отклонения скорости вертикального перемещения подводного объекта от заданной скорости судовой лебедки, как в прототипе. Это обеспечивает компенсацию влияния на подводный объект морской качки и тем самым стабилизацию его положения на заданной глубине с высокой точностью.In the proposed method for controlling an underwater object in the stabilization mode to compensate for the influence of sea rolling, the control signal for the shock-absorbing winch is formed on the basis of the deviation of the rope tension from the value corresponding to the weight of the underwater object, and not on the basis of the actual deviation of the vertical movement speed of the underwater object from the given speed of the ship’s winch, as in the prototype. This provides compensation for the impact on the underwater object of pitching and thereby stabilizes its position at a given depth with high accuracy.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого устройства для управления подводным объектом.In FIG. 1 is a diagram of the inventive device for controlling an underwater object.

На фиг. 2 представлен вид сигнала задатчика скорости судовой лебедки.In FIG. 2 is a view of a signal of a speed adjuster of a ship’s winch.

На фиг. 3 представлен сигнал скорости вертикального перемещения судна-носителя под действием морской качки.In FIG. Figure 3 shows the signal of the speed of vertical movement of the carrier vessel under the action of sea rolling.

На фиг. 4 представлен сигнал скорости вертикального перемещения подводного объекта в режиме погружения при морской качке с использованием заявляемого способа.In FIG. 4 presents a signal of the speed of vertical movement of an underwater object in the dive mode during sea rolling using the proposed method.

На фиг. 5 представлены графики сигналов скорости вертикального перемещения подводного объекта при морской качке, где а) - при стабилизации положения подводного объекта по сигналу отклонения натяжения каната, б) - при стабилизации по сигналу разностей скоростей судовой лебедки и подводного объекта.In FIG. Figure 5 shows graphs of the signals of the speed of vertical movement of an underwater object during sea rolling, where a) when the position of the underwater object is stabilized by the signal of the rope tension deviation, b) when the signal is used to stabilize the speed differences between the ship’s winch and the underwater object.

На фиг. 6 представлены графики частотных характеристик, где а) - при стабилизации положения подводного объекта по сигналу отклонения натяжения каната, б) - при стабилизации положения подводного объекта по сигналу разностей скоростей судовой лебедки и подводного объекта.In FIG. Figure 6 shows graphs of frequency characteristics, where a) when stabilizing the position of an underwater object using a signal of a rope tension deviation, b) when stabilizing a position of an underwater object using a signal of speed differences between a ship’s winch and an underwater object.

Способ управления подводным объектом осуществлен с помощью устройства для управления подводным объектом 1 (ПО) (фиг. 1), который содержит судовую лебедку 2 (СЛ), установленную на судне-носителе 3 (СН), и амортизирующую лебедку 4 (АЛ), установленную на подводном объекте 1 (ПО). Кабель-трос 5 верхним концом намотан на барабан 6 судовой лебедки 2 (СЛ), а нижний конец кабель-троса 5 через крепление 7 прикреплен к корпусу подводного объекта 1 (ПО) с образованием петли между замковым соединением 8 и креплением 7. Верхний конец кабель-троса 5 через замковое соединение 8 и металлический стержень 9 связан с датчиком отклонения натяжения каната 10 (ДОНК). Верхний конец каната 11 связан с датчиком отклонения натяжения каната 10 (ДОНК), а нижний конец каната 11 намотан на барабан 12 амортизирующей лебедки 4 (АЛ).The method of controlling the underwater object is carried out using the device for controlling the underwater object 1 (PO) (Fig. 1), which contains the ship's winch 2 (SL) installed on the carrier ship 3 (SN) and a shock-absorbing winch 4 (AL) installed on underwater object 1 (ON). The cable cable 5 is wound with the upper end onto the drum 6 of the ship’s winch 2 (SL), and the lower end of the cable cable 5 is attached to the body of the underwater object 1 (PO) through the fastener 7 to form a loop between the lock connection 8 and the fastening 7. The upper end of the cable the cable 5 through the lock connection 8 and the metal rod 9 is connected to the sensor of the tension deviation of the rope 10 (DONK). The upper end of the rope 11 is connected with the sensor of the deviation of the tension of the rope 10 (DONK), and the lower end of the rope 11 is wound on the drum 12 of the shock-absorbing winch 4 (AL).

Задатчик скорости 13 (ЗС) судовой лебедки 2 (СЛ) соединен с входом первого управляющего блока 14 (УБ1), выход которого связан с управляющим входом электропривода 15 (ЭП1) судовой лебедки 2 (СЛ). На валу электропривода 15 (ЭП1) судовой лебедки 2 (СЛ) установлены барабан 6 и токосъемник 16 (ТС).The speed controller 13 (ZS) of the ship’s winch 2 (SL) is connected to the input of the first control unit 14 (UB1), the output of which is connected to the control input of the electric drive 15 (EP1) of the ship’s winch 2 (SL). A drum 6 and a current collector 16 (TS) are mounted on the shaft of the electric drive 15 (EP1) of the ship’s winch 2 (SL).

Выход второго управляющего блока 17 (УБ2) подключен ко входу электропривода 18 (ЭП2) амортизирующей лебедки 4 (АЛ). На валу электропривода 18 (ЭП2) установлены барабан 12 и измерительный преобразователь 19 (ИП) длины каната 11. Выход измерительного преобразователя 19 (ИП) подключен ко входу первого вычислительного блока 20 (ВБ1), первый и второй выход которого соединены соответственно с первым и вторым входами второго вычислительного блока 21 (ВБ2). Третий вход второго вычислительного блока 21 (ВБ2) через крепление 7, нижний конец кабель-троса 5, замковое соединение 8, верхний конец кабель-троса 5, барабан 6 и первый вход токосъемника 16 (ТС) связан с задатчиком среднего значения 22 (ЗСЗ) длины каната 11, смотанного с барабана 12. Выход второго вычислительного блока 21 (ВБ2) связан с первым входом второго управляющего блока 17 (УБ2).The output of the second control unit 17 (UB2) is connected to the input of the electric drive 18 (EP2) of the shock-absorbing winch 4 (AL). A drum 12 and a measuring transducer 19 (IP) of the rope length 11 are installed on the shaft of the electric drive 18 (EP2) 11. The output of the measuring transducer 19 (IP) is connected to the input of the first computing unit 20 (VB1), the first and second output of which are connected respectively to the first and second the inputs of the second computing unit 21 (WB2). The third input of the second computing unit 21 (VB2) through the mount 7, the lower end of the cable cable 5, the lock connection 8, the upper end of the cable cable 5, the drum 6 and the first input of the current collector 16 (TS) is connected to the average value adjuster 22 (ZZZ) the length of the rope 11, wound from the drum 12. The output of the second computing unit 21 (WB2) is connected with the first input of the second control unit 17 (UB2).

К первому входу сравнивающего устройства 23 (СУ) подключен выход измерительного преобразователя скорости вертикального перемещения 24 (ИПС) подводного объекта 1 (ПО). Второй вход сравнивающего устройства 23 (СУ) связан с задатчиком скорости 13 (ЗС) судовой лебедки 2 (СЛ) через крепление 7, нижний конец кабель-троса 5, замковое соединение 8, верхний конец кабель-троса 5, барабан 6 и второй вход токосъемника 16 (ТС). Выход сравнивающего устройства 23 (СУ) подключен к первому входу переключателя 25 (П), второй вход которого подключен к выходу датчика отклонения натяжения каната 10 (ДОНК) натяжения каната 11. Выход переключателя 25 (П) подключен к входу второго управляющего блока 17 (УБ2).The output of the measuring transducer of vertical movement speed 24 (IPS) of the underwater object 1 (ON) is connected to the first input of the comparing device 23 (SU). The second input of the comparative device 23 (SU) is connected to the speed setter 13 (ZS) of the ship’s winch 2 (SL) through the fastener 7, the lower end of the cable cable 5, the lock connection 8, the upper end of the cable cable 5, drum 6 and the second input of the current collector 16 (TS). The output of the comparative device 23 (SU) is connected to the first input of the switch 25 (P), the second input of which is connected to the output of the rope tension deviation sensor 10 (DONK) of the rope tension 11. The output of the switch 25 (P) is connected to the input of the second control unit 17 (UB2 )

В качестве электроприводов 15 (ЭП1), 18 (ЭП2) могут быть использованы электроприводы серии ЭПВ, выпускаемые предприятием «Электропривод». В состав электроприводов 15 (ЭП1), 18 (ЭП2) входят управляющие блоки 14 (УБ1) и 17 (УБ2), которые реализованы в виде усилителя полупроводникового линейного нереверсивного. В состав электропривода 15 (ЭП1) входит задатчик скорости 13, который представляет собой S-образный задатчик интенсивности. В качестве токосъемника 16 (ТС) может быть использован кольцевой токосъемник с двумя сигнальными контактами серии IST-SR060 компании «Kubler». Измерительный преобразователь 19 (ИП) длины каната 11 представляет собой датчик перемещения, выполненный на базе контактных потенциометрических преобразователей или на базе индуктивных, кодовых или иных бесконтактных преобразователей. Вычислительные блоки 20 (ВБ1) и 21 (ВБ2) могут быть представлены в виде контроллера или микроконтроллера. В качестве задатчика среднего значения 22 (ЗСЗ) длины каната можно использовать задатчик ручной РЗД-12. Сравнивающее устройство 23 (СУ) выполнено на базе операционного усилителя с отрицательной обратной связью. В качестве измерительного преобразователя скорости вертикального перемещения 24 (ИПС) можно использовать преобразователь скорости «Зенит-ИГП», выпускаемый ОАО «НТП НАВИ-ДАЛС».As electric drives 15 (EP1), 18 (EP2), EPV series electric drives manufactured by the Electric Drive enterprise can be used. The composition of the electric drives 15 (EP1), 18 (EP2) includes control units 14 (UB1) and 17 (UB2), which are implemented as a non-reversible semiconductor linear amplifier. The electric drive 15 (EP1) includes a speed controller 13, which is an S-shaped intensity controller. As a current collector 16 (TS), a ring current collector with two signal contacts of the Kubler IST-SR060 series can be used. The measuring transducer 19 (IP) of the length of the rope 11 is a displacement sensor made on the basis of contact potentiometric transducers or on the basis of inductive, code or other non-contact transducers. Computing units 20 (WB1) and 21 (WB2) can be represented as a controller or microcontroller. As a setter of the average value 22 (ZZZ) of the rope length, you can use the setter manual RZD-12. Comparing device 23 (SU) is made on the basis of an operational amplifier with negative feedback. As a measuring transducer of vertical movement speed 24 (IPS), one can use the Zenit-IGP speed transducer manufactured by NTP NAVI-DALS OJSC.

В качестве переключателя 25 (П) может быть использован электронный коммутатор сигналов NM2113, а в качестве датчика отклонения натяжения каната 10 (ДОНК) - динамометр растяжения ДОР-3-100И (2).As the switch 25 (P), the electronic signal switch NM2113 can be used, and as the sensor for the deviation of the tension of the rope 10 (DONK) - the tensile dynamometer DOR-3-100I (2).

Для проверки работоспособности способа управления подводным объектом 1 (ПО) проведено моделирование процессов управления в условиях морской качки с помощью приложения Simulink в пакете Matlab. Для этого выбраны минимальное и максимальное значения длины каната 11, равные соответственно 2 метра и 20 метров [Г.Е. Кувшинов, Л.А. Наумов, К.В. Чупина. Система управления глубиной погружения буксируемых объектов. Владивосток: Дальнаука, 2006. - 270 с.]. Вес подводного объекта 1 (ПО) был принят 5860 кг [Г.Е. Кувшинов, Л.А. Наумов, К.В. Чупина. Система управления глубиной погружения буксируемых объектов. Владивосток: Дальнаука, 2006. - 294 с.].To test the operability of the control method for underwater object 1 (software), control processes were modeled under sea rolling conditions using the Simulink application in the Matlab package. For this, the minimum and maximum values of the rope length 11 were selected, equal to 2 meters and 20 meters, respectively [G.E. Kuvshinov, L.A. Naumov, K.V. Chupina. A control system for the immersion depth of towed objects. Vladivostok: Dalnauka, 2006. - 270 p.]. The weight of underwater object 1 (PO) was 5860 kg [G.E. Kuvshinov, L.A. Naumov, K.V. Chupina. A control system for the immersion depth of towed objects. Vladivostok: Dalnauka, 2006. - 294 p.].

Работа судовой лебедки 2 (СЛ) определяется сигналом задатчика скорости 13 (ЗС) (фиг. 2) [Г.Е. Кувшинов, Л.А. Наумов, К.В. Чупина. Система управления глубиной погружения буксируемых объектов. Владивосток: Дальнаука, 2006. - 225 с.] и имеет режим разгона на интервале времени (t1-t2), режим работы с постоянной скоростью (t2-t3) и режим торможения (t3-t4). С момента времени t4 начинается режим стабилизации положения подводного объекта 1 (ПО).The operation of the ship’s winch 2 (SL) is determined by the signal of the speed setter 13 (ZS) (Fig. 2) [G.E. Kuvshinov, L.A. Naumov, K.V. Chupina. A control system for the immersion depth of towed objects. Vladivostok: Dalnauka, 2006. - 225 p.] And has an acceleration mode over a time interval (t1-t2), a constant speed mode (t2-t3) and a braking mode (t3-t4). From time t4, the stabilization mode of the position of underwater object 1 (PO) begins.

В режиме погружения при поступлении сигнала задатчика скорости 13 (ЗС) на управляющий блок 14 (УБ1) электропривода 15 (ЭП1) судовая лебедка 2 (СЛ) начинает сматывать кабель-трос 5 с барабана 6 со скоростью, пропорциональной сигналу задатчика скорости 13 (ЗС). При этом подводный объект 1 (ПО), соединенный канатом 11 через датчик отклонения натяжения каната 10 (ДОНК), металлический стержень 9, замковое соединение 8 с кабель-тросом 5, начинает совершать вертикальное перемещение вниз.In the immersion mode, when the signal of the speed control unit 13 (ZS) arrives at the control unit 14 (UB1) of the electric drive 15 (EP1), the ship’s winch 2 (SL) starts to reel the cable cable 5 from the drum 6 at a speed proportional to the signal of the speed control unit 13 (ZS) . In this case, the underwater object 1 (ON), connected by a rope 11 through a rope tension deviation sensor 10 (DONK), a metal rod 9, a lock connection 8 with a cable cable 5, begins to make a vertical movement down.

В режиме погружения при отсутствии качки судна-носителя 3 (СН) скорость вертикального перемещения подводного объекта 1 (ПО) будет совпадать со скоростью судовой лебедки 2 (СЛ). В этом случае сигнал с измерительного преобразователя скорости 24 (ИПС) подводного объекта 1 (ПО) будет равен сигналу с задатчика скорости 13 (ЗС) судовой лебедки 2 (СЛ) и выходной сигнал сравнивающего устройства 23 (СУ) будет равен нулю.In the submersible mode, in the absence of rolling of the carrier vessel 3 (SN), the speed of vertical movement of the underwater object 1 (ON) will coincide with the speed of the ship's winch 2 (SL). In this case, the signal from the speed measuring transducer 24 (IPS) of the underwater object 1 (ON) will be equal to the signal from the speed setter 13 (ZS) of the ship’s winch 2 (SL) and the output signal of the comparator 23 (SU) will be zero.

Влияние морской качки моделируется гармоническим сигналом скорости подъема и опускания судна-носителя 3 (СН) с амплитудой 1 м/с и частотой 1,5 рад/сек (фиг. 3).The influence of sea rolling is modeled by a harmonic signal of the speed of raising and lowering of the carrier vessel 3 (SN) with an amplitude of 1 m / s and a frequency of 1.5 rad / s (Fig. 3).

В режиме погружения сигнал измерительного преобразователя скорости 24 (ИПС) подводного объекта 1 (ПО) вычитается в сравнивающем устройстве 23 (СУ) из сигнала задатчика скорости 13 (ЗС) судовой лебедки 2 (СЛ). Выходной сигнал сравнивающего устройства 23 (СУ) проходит через переключатель 25 (П), управляющий блок 17 (УБ2) и поступает на электропривод 18 (ЭП2) амортизирующей лебедки 4 (АЛ), которая будет сматывать или наматывать канат 11 на барабан 12 в соответствии с сигналом сравнивающего устройства 23 (СУ). В результате амплитуда колебаний скорости подводного объекта 1 (ПО) от действия морской качки существенно снижается и имеет максимальное значение 0,01 м/с (фиг. 4).In immersion mode, the signal of the speed measuring transducer 24 (IPS) of the underwater object 1 (ON) is subtracted in the comparator 23 (SU) from the signal of the speed setter 13 (ZS) of the ship’s winch 2 (SL). The output signal of the comparison device 23 (SU) passes through the switch 25 (P), the control unit 17 (UB2) and is supplied to the electric drive 18 (EP2) of the shock-absorbing winch 4 (AL), which will wind or reel the rope 11 onto the drum 12 in accordance with the signal of the comparison device 23 (SU). As a result, the amplitude of the fluctuations in the speed of the underwater object 1 (PO) from the action of sea rolling decreases significantly and has a maximum value of 0.01 m / s (Fig. 4).

При достижении подводным объектом 1 (ПО) заданной глубины погружения (35 метров) сигнал задатчика скорости 13 (ЗС) судовой лебедки 2 (СЛ) отключают и судовая лебедка 2 (СЛ) останавливается. С помощью переключателя 25 (Π) режим работы переключают с режима погружения на режим стабилизации положения подводного объекта 1 (ПО) в условиях морской качки. В этом режиме измеряют отклонение натяжения каната от значения, соответствующего весу подводного объекта 1 (ПО) с помощью датчика отклонения натяжения каната 10 (ДОНК) и его выходной сигнал подается на управляющий блок 17 (УБ2). Во время подъема судна-носителя 3 (СН) на волне натяжение в канате 11 возрастает, датчик отклонения натяжения каната 10 (ДОНК) измеряет значение положительного отклонения натяжения в канате 11 и после его усиления в управляющем блоке 17 (УБ2) амортизирующая лебедка 4 (АЛ) сматывает трос с барабана 12, не давая тем самым подниматься подводному объекту 1 (ПО). При опускании судна-носителя 3 (СН) на волне натяжение в канате 11 уменьшается, датчик отклонения натяжения каната 10 (ДОНК) измеряет значение отрицательного отклонения натяжения в канате 11 и после его усиления в управляющем блоке 17 (УБ2) амортизирующая лебедка 4 (АЛ) наматывает трос на свой барабан 12, что препятствует отпусканию подводного объекта 1 (ПО). Таким образом, обеспечивается демпфирование морской качки и сохранение практически неподвижного состояния подводного объекта 1 (ПО) на заданной глубине (максимальная скорость вертикального перемещения подводного объекта при амплитуде морской качки 1 м/с составляет всего 2,2×10-5 м/с, (фиг. 5, а). Если же в режиме стабилизации положения подводного объекта использовать способ управления, как в прототипе, по сигналу разностей скоростей судовой лебедки 2 (СЛ) и подводного объекта 1 (ПО), то подводный объект будет совершать вертикальные колебания со значительно большей скоростью, равной 0,01 м/с, что подтверждается путем проведенного моделирования (фиг. 5, б).When underwater object 1 (PO) reaches the specified immersion depth (35 meters), the signal of the speed setter 13 (ZS) of the ship’s winch 2 (SL) is turned off and the ship’s winch 2 (SL) is stopped. Using the switch 25 (Π), the operation mode is switched from the immersion mode to the stabilization mode of the position of the underwater object 1 (ON) under sea rolling conditions. In this mode, the deviation of the rope tension from the value corresponding to the weight of the underwater object 1 (ON) is measured using the rope tension deviation sensor 10 (DONK) and its output signal is supplied to the control unit 17 (UB2). During the lifting of the carrier vessel 3 (SN) on the wave, the tension in the rope 11 increases, the sensor for the deviation of the tension of the rope 10 (DONK) measures the value of the positive deviation of the tension in the rope 11 and, after its amplification in the control unit 17 (UB2), a shock-absorbing winch 4 (AL ) unwinds the cable from the drum 12, thereby preventing the underwater object 1 (PO) from rising. When lowering the carrier ship 3 (SN) on the wave, the tension in the rope 11 decreases, the sensor for the deviation of the tension of the rope 10 (DONK) measures the value of the negative deviation of the tension in the rope 11 and, after its amplification in the control unit 17 (UB2), the shock-absorbing winch 4 (AL) wraps the cable on its drum 12, which prevents the release of the underwater object 1 (ON). Thus, damping of the sea roll is ensured and the almost stationary state of the underwater object 1 (PO) is maintained at a given depth (the maximum speed of vertical movement of the underwater object with a sea pitch of 1 m / s is only 2.2 × 10 -5 m / s, ( Fig. 5, a) If, in the mode of stabilization of the position of the underwater object, use the control method, as in the prototype, according to the signal of the speed difference between the ship’s winch 2 (SL) and the underwater object 1 (ON), then the underwater object will perform vertical oscillations with significantly greater speed equal to 0.01 m / s, which is confirmed by simulation (Fig. 5, b).

Анализ частотных характеристик по сигналу отклонения натяжения каната 11 (фиг. 6, а) и по сигналу разностей скоростей судовой лебедки 2 (СЛ) и подводного объекта 1 (ПО) (фиг. 6, б) показывает, что управление по сигналу отклонения натяжения каната 11 обеспечивает больший запас устойчивости, что увеличивает точность стабилизации положения подводного объекта 1 (ПО).The analysis of frequency characteristics by the signal of the tension deviation of the rope 11 (Fig. 6, a) and the signal of the differences of the speeds of the ship's winch 2 (SL) and the underwater object 1 (PO) (Fig. 6, b) shows that the control by the signal of the deviation of the tension of the rope 11 provides a greater margin of stability, which increases the accuracy of stabilization of the position of the underwater object 1 (ON).

Claims (1)

Способ управления подводным объектом, заключающийся в изменении длины, составленной из двух частей механической связи между этим объектом и судном, причем основное перемещение подводного объекта по вертикали осуществляют со стороны судна изменением длины первой части указанной связи, а дополнительное перемещение осуществляют со стороны подводного объекта изменением длины второй части механической связи, при этом первую составляющую усилия во второй части механической связи поддерживают равной весу подводного объекта в воде, а его дополнительное перемещение ограничивают пределами, которые определяют с учетом минимального и максимального допустимых значений длины второй части механической связи, причем для дополнительного перемещения подводного объекта в процессе его погружении используют заданную скорость судовой лебедки и измеряют скорость вертикального перемещения подводного объекта, затем сравнивают эти скорости и на основе их разности формируют вторую составляющую усилия во второй части механической связи для компенсации влияния морской качки, отличающийся тем, что при достижении подводным объектом заданной глубины погружения и переводе его в режим стабилизации измеряют отклонение натяжения каната от значения, соответствующего весу подводного объекта, и формируют вторую составляющую усилия во второй части механической связи для компенсации влияния морской качки. A method of controlling an underwater object, which consists in changing the length composed of two parts of a mechanical connection between this object and the vessel, the main movement of the underwater object vertically from the side of the vessel by changing the length of the first part of the specified connection, and additional movement from the side of the underwater object by changing the length the second part of the mechanical connection, while the first component of the effort in the second part of the mechanical connection is maintained equal to the weight of the underwater object in water, and its Additional movement is limited by the limits that are determined taking into account the minimum and maximum permissible values of the length of the second part of the mechanical connection, and for additional movement of the underwater object during its immersion, the set speed of the ship’s winch is used and the vertical speed of the underwater object is measured, then these speeds are compared and based on their differences form the second component of the effort in the second part of the mechanical connection to compensate for the effect of sea rolling, distinguishing Keep in mind that when the underwater object reaches the specified depth of immersion and enters the stabilization mode, the deviation of the rope tension from the value corresponding to the weight of the underwater object is measured, and the second component of the force is formed in the second part of the mechanical connection to compensate for the influence of the sea pitching.
RU2015109439/11A 2015-03-17 2015-03-17 Method of controlling underwater object RU2584351C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015109439/11A RU2584351C1 (en) 2015-03-17 2015-03-17 Method of controlling underwater object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015109439/11A RU2584351C1 (en) 2015-03-17 2015-03-17 Method of controlling underwater object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2584351C1 true RU2584351C1 (en) 2016-05-20

Family

ID=56012106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015109439/11A RU2584351C1 (en) 2015-03-17 2015-03-17 Method of controlling underwater object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2584351C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659176C1 (en) * 2017-07-17 2018-06-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" Method for positioning underwater equipment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261191C1 (en) * 2004-02-04 2005-09-27 Дальневосточный государственный технический университет Device and method of control of depth of submergence of underwater objects
US7681748B2 (en) * 2003-05-12 2010-03-23 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Hoisting device with vertical motion compensation function
RU2495784C1 (en) * 2012-03-14 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of controlling underwater craft submergence and device to this end
KR20140081556A (en) * 2012-12-21 2014-07-01 현대중공업 주식회사 Ship winch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7681748B2 (en) * 2003-05-12 2010-03-23 Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Hoisting device with vertical motion compensation function
RU2261191C1 (en) * 2004-02-04 2005-09-27 Дальневосточный государственный технический университет Device and method of control of depth of submergence of underwater objects
RU2495784C1 (en) * 2012-03-14 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of controlling underwater craft submergence and device to this end
KR20140081556A (en) * 2012-12-21 2014-07-01 현대중공업 주식회사 Ship winch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2659176C1 (en) * 2017-07-17 2018-06-28 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" Method for positioning underwater equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2495784C1 (en) Method of controlling underwater craft submergence and device to this end
US7731157B2 (en) Apparatus and method for heave compensation
RU2010138232A (en) CIRCUIT REGISTRATION SYSTEM Hanging on a Crane Hoisting Rope
FI126857B (en) Crane Control
US7936143B2 (en) Device for preventing sway of suspended load
US9790061B2 (en) Crane controller with division of a kinematically constrained quantity of the hoisting gear
CN103278108B (en) Crane and method, device and system for measuring boom offset of crane
DK2896589T3 (en) Method and apparatus.
GB2456626A (en) Winching apparatus incorporating a cycling device
WO2021012962A1 (en) Deep-sea crane active heave compensation controller and control system
US20140067111A1 (en) Method and control device for the low-vibrational movement of a moveable crane element in a crane system
RU2584351C1 (en) Method of controlling underwater object
US10351395B2 (en) Damping device, damping system, vessel equipped with damping system and damping method
US20220112052A1 (en) Vibration damping device for elevator rope and elevator apparatus
CN110386563B (en) Retraction storage device based on deep compensation control algorithm
RU2590801C1 (en) Device for controlling underwater object
CN108275571B (en) Crane anti-swing control system based on input shaping method and method thereof
RU2445230C2 (en) Launching and lifting gear
KR101630246B1 (en) Cable winch robot for buoyancy control underwater
CN111483562B (en) Intelligent adjusting device, intelligent adjusting method, terminal, storage medium and pontoon
RU2261191C1 (en) Device and method of control of depth of submergence of underwater objects
Kiviluoto et al. Modelling and control of vertical oscillation in overhead cranes
CN103613000B (en) Self-balance type control method for offshore crane
CN211200365U (en) Wind-resistant elevation measurement system of underwater deep cement mixing ship
KR102415564B1 (en) A floating crane

Legal Events

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

Effective date: 20180318