SU1102714A1 - Способ управлени траекторией движени судна - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИЕЙ ДВИЖЕНИЯ СУДНАj заключающийс  в формировании сигнала отклонени  от линии заданного пути и подаче его вместе с сигналами рассогласовани  по курсу и его производной на входы исполнительных механизмов рулей, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности удержани  судна на заданной линии, а также удобства управлени , линию заданного пути формируют из чередующихс  участков пр молинейных отрезков и дуг окружности , при этом непрерывно определ ют рассто ние от точки начала следующего участка и по величине этого рассто ни  формируют сигнал перехода на следующий участок, причем при движении по криволинейному участку модуль сигнала отклонени  от заданной линии равен модулю разности между текущим и заданным радиусами поворота на данном-участке, знак сигнала отклонени  принимают противоположным знаку произведени  этой разности на производную курса, а сигнал рассогласовани  по курсу отключают от (Л входов исполнительных механизмов рулей . ч .k О э

Description

11 Изобретение относитс  к техничесКИМ средствам управлени  движением судна, в частности к способам управлени  траекторией движени . Известен способ управлени  траекторией движени  судна, заключающийс  в формировании сигнала отклонени  от линии заданного пути и подаче его вместе с сигналами рассогласовани  по курсу и его производной на входы исполнительных механизмов рулей D Недостатком этого способа  вл етс  невысока  точность из-за возникно вени  разомкнутости контура регулировани  npri введении на развороте новых значений курса и рассогласовани  по курсу. Цель изобретени  - повьшение точ (Ности удержани  судна на заданной линии, а также удобства управлени . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу управлени  траекторией движени  судна, заключаю щемус  в формировании сигнала отклонени  от линии заданного пути и пода че его вместе с сигналами рассогласовани  по курсу и его производной на входы исполнительных механизмов р лей, линию заданного пути формируют из чередующихс  участков пр молинейных .отрезков и дуг окружностей, при этом непрерьгоно определ ют рассто ние до точки начала следующего участ и по величине этого рассто ни  форми руют сигнал перехода на следующий участок, причем при движении по криволинейному участку модуль сигнала отклонени  от заданной линии равен модулю разности между текущим и заданным радиусами поворота на данном участке, знак сигнала отклонени  при нимают противоположным знаку произве дени  этой разности на производную курса, а сигнал рассогласовани  по курсу отключают от входов исполнител ных механизмов рулей. На чертеже представлен пример линии заданного пути, построенной в соответствии с предлагаемым способом и состо щей из п ти участков - трех пр мОлинёй;ных (АВ, CD, EF) и двух дуг окружностей (ЕС с радиусом ЕО и ДЕ с радиусом Д02). Предлагаемьй способ реализуетс  следуюпщм образом. Заданную траекторию (линию заданн го пути) формируют из последователь14 . но чередующихс  пр молинейных отрезков и дуг окружностей. Параметрами этой линии  вл ютс : географические координаты (щирота СР и долгота и ) точек начала и конца каждого участка А, , D,E, F (точка А  вл етс  исходной точкой начала движени , точка В - точкой окончани  первого участка АВ и начала второго участка ЕС, точка С - соответственно точкой окончани  второго участка ЕС и начала третьего участка CD и т.д), географические координаты точек 0|, 2 центров поворота на криволинейных участках траектории, заданный радиус поворота RQ на каждом криволинейном участке траектории; угол курса заданного на каждом пр молинейном участке траектории; заданна  углова  скорость разворота (OQ на каждом криво- , линейном участке траектории. t Из перечисленных параметров только географические координаты границ участков линии заданного пути и центров поворота  вл ютс  независимыми. Остальные параметры св заны с ними следующими зависимост ми Ro Bo,ca(q,-4jgf tCAorT efcoS e, где а - коэффициент пропорциональности , ,, ., Urt. 0ircttf-j ОАВё. tfg-Cf 0-1где V - скорость хода судна. Дл  пр молинейного участка Rg-toVWo-O. Е процессе движени  судна непрерывно определ ют текущие параметры движени  судна: курс (j) , скорость разворота судна по курсу СО (или, что то же, производную курса 1р ), скорость хода судна V, географические координаты судна ( tf , ). отклонекие судна от линии заданного пути 6, рассто ние до начала следующего участка, а при движении на криволинейном участке еще и. радиус поворота R. Курс (J получают от курсоуказате л , скорость разворота со от датчика угловой скорости или дифференцированием сигнала ( , скорость хо311 да V - от лага, географические координаты ((О , А ) вьфабатывают в навига ционном комплексе. Рассто ние от судна до точки нача ла следующего участка, например до точки В, можно определить по известным координатам судна (точки Р) и точки В, использу  геометрическое со отношение, аналогичное соотношению ( BP-a-yl(cf0-tppf4UB- pfcoa 4 P Величина в отклонени  от заданной траектории на пр молинейном участке может быть определена из соотношени  b--8P-6,n(,k-( ,6- pUost p агс1б ч в-ч-р Текущий радиус поворота R при дви жений по криволинейному участку траектории определ ют как рассто ние от судна до центра поворота. При известных текущих координатах судна (например, Cfp., - дл  точки Р, ) и заданных координатах центра поворота .(,,Ао ) текущий радиус определ етс  из соотношени , аналогичного соотношению (1) «P, Сигнал отклонени  от линии заданного пути при движении по криволиней ному участку траектории формируют следующим образом. Модуль этого сигнала определ ют как модуль разности между текупщм R и заданным Rg радиус ми поворота на данном участке. Знак сигнала определ ют как знак, противо положный знаку произведени  указанной разности на производную курса. На чертеже приведены все четыре возмржных сочетани  знаков указанных сомножителей - производной курса и отклонени  от заданного радиуса разворота . При движении судна по участку ВС траектории (разворот вправо) произво на  курса отрицательна. Ес.ли судно находитс  в точке PJ, т.е. отклонилось от линии заданного пути в сторо ну приближени  к центру поворота 0|, 44 отклонение от заданного радиуса поворота также отрицательно (Rp Rg , . 0) . Следовательно, в этом случае знак произведени  этих двух сигналов будет плюс, а знак формируемого сигнала отклонени  должен быть минус, т.е. этот сигнал при подаче его на входы исполнительных механизмов рулей должен вызывать перекладку последних в сторону отрицательных углов (дл  кормовых рулей это соответствует перекладке на левый борт). Если судно находитс  в точке Р , т.е. отклонилось от линии заданного пути в сторону удалени  от центра поворота, разность Р20,-ВО, отрицательна и знак формируемого сигнала отклонени  будет плюс, что приводит к перекладке рулей в сторону положительных углов, благодар  чему судно будет возвращено из точки Р„ на дугу ВС. . При движении по участку DE (разворот влево, (j 0) формирование сигнала отклонени  от линии заданного пути предлагаемым способом обеспечивает перекладку рулей в направлении, необходимом дл  возвращени  судна на заданную траекторию как из точки Ра так и из точки Р. Управление движет ием судна реализуетс  подачей на входы исполнительных механизмов рулей комбинации сигналов, пропорциональных рассогласованию по курсу, производной курса отклонени  от заданной линии. Исполнитель- , ные механизмы рулей осуществл ют суммирование управл ющих сигналов, поступающих на их входы. Конструктивно JTO может быть осуществлено, например, если в качестве каждого из входов исполнительного механизма используетс  сво  обмотка управлени . Таким образом, при движении по линии заданного пути закон управлени  рул ми судна реализуют в виде )-u(,A4 + K8.b, где л Ц) « Ц), - (J)Q - рассогласование по курсу; &( -СОд- рассогласование , : по производной курса} b - отклонение от заданной траектории; К ц, ,K(A, - передаточные коэффициенты .

Угол перекладки рул  Sp св зан с суммарным сигналом соотношением

Sp HIA-Jp,

Где ш передаточна  функци  испонительного механизма.

При движении по пр молинейному участку заданна  углова  скорость раворота равна нулю ((, 0), а величи ну з определ ют по выражени м (5) и (6).

При движении по криволинейному участку передаточный коэффициент К« D, что эквивалентно отключению сигнала рассогласовани  по курсу от входов исполнительных механизмов рулей , а величину Ь определ ют по модулю и знаку разности R-R с учетом знака производной курса.,

Сигнал перехода с одного участка на другой формируют следующим образом .

В процессе- движени  непрерывно (определ ют рассто ние от судна (от Точки Р) до точки начала следующего участка, использу  выражение (4), и сравнивают его с некоторым пороговым значением . В качестве посленего может быть прин та величина допустимой максимальной ошибки управлени , т.е. допустимого максимального отклонени  с

момента выполнени  соотношений

BPiE.

Сигнал перехода на следующий участок формируетс  в виде двузначной пороговой функции от непрерывного аргумента .

,при8Р-е70

)

при BP-es-0

По сигналу перехода с пр молинейного на kpивoлиheйный участок траектории , t.e. при Ф(ВР) 1, осуществл ют отключение от входов исполнительных механизмов руЛей сигнала рассогласовани  Но курсу или, что то же, Переход к значению Кц О, введение в закон управлени  вместо значени  Оо О значени  &)б АЛЯ данного криволинейного участкаi изменение метода формировани  величины Ь , изменение точки начала следующего участка (С вместо В), по которой формируетс  пороговый сигнал перехода Ф.

Применение предлагаемого способа позвол ет повысить точность удержани  судна на заданной линии за счет сохранени  замкнутого контура регулировани , а также удобства управлени .

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИЕЙ ДВИЖЕНИЯ СУДНА/ заключающийся в формировании сигнала отклонения ства управления, линию заданного пути формируют из чередующихся участков прямолинейных отрезков и дуг окружности, при этом непрерывно определяют расстояние от точки начала следующего участка и по величине этого расстояния формируют сигнал перехода на следующий участок, причем при движении по криволинейному участку модуль сигнала отклонения от заданной линии равен модулю разности между текущим и заданным радиусами првороот линии заданного пути и подаче его вместе с сигналами рассогласования по курсу и его производной на входы исполнительных механизмов рулей, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности удержания судна на заданной линии, а также удоб та на данном-участке, знак сигнала отклонения принимают противоположным знаку произведения этой разности на производную курса, а сигнал рассогласования по курсу отключают от входов исполнительных механизмов рулей.

   О е