SU1625781A1

SU1625781A1 - Method for controlling moving ship

Info

Publication number: SU1625781A1
Application number: SU884441403A
Authority: SU
Inventors: Михаил Николаевич Беляев; Владимир Александрович Васильев; Владислав Александрович Гордеев; Вячеслав Иванович Ляпин
Original assignee: Организация П/Я А-3500
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1991-02-07

Abstract

Изобретение относитс к судовождению и касаетс управлени движением судном. Целью изобретени вл етс сокращение времени выхода, а также удержание судна на заданной траектории. Определ ют смещение центра т жести судна по кратчайшему рассто нию до заданной траектории, задают пороговое значение, пр мо пропорциональное массе судна, сравнивают указанное смещение с пороговым значением. В случае смещени от заданной траектории на величину больше порогового значени создают т гу подруливающих устройств и (или) отклон ют руль поворота и поддерживают их, направл продольную ось судна по линии кратчайшего рассто ни до заданной траектории. В случае смещени судна от траектории на величину меньше порогового значени создают т гу подруливающих устройств и(или) отклонение рул поворота, пропорциональные указанному смещению, и поддерживают их до тех пор, пока судно не выйдет на заданную траекторию. Одновременно сравнивают угловое положение судна с направлением заданной траектории, а в случае увеличени смещени судна т гу главного движител уменьшают до нул , а в случае уменьшени поддерживают т гу главного движител , обеспечивающую заданную посто нную скорость движени или скорость движени , пропорциональную смещению судна и сохран ют ее, пока судно не выйдет на заданную траекторию. 1 ил. kFIELD OF THE INVENTION The invention relates to navigation and relates to the control of ship motion. The aim of the invention is to reduce the exit time as well as to keep the ship on a predetermined trajectory. The displacement of the center of gravity of the ship is determined by the shortest distance to a given trajectory, a threshold value is set that is directly proportional to the mass of the ship, and the specified displacement is compared with the threshold value. In the event of a displacement from a predetermined trajectory by an amount greater than the threshold value, the thrusters are thrust and / or deflect the rudder and maintain them, directing the longitudinal axis of the vessel along the shortest distance to the predetermined trajectory. In the event that the vessel is displaced from the trajectory by an amount less than the threshold value, thrusters and / or deviations of the rudder angle proportional to the specified displacement are created and maintained until the ship reaches the desired trajectory. At the same time, the angular position of the vessel is compared with the direction of the predetermined trajectory, and in case of increasing the vessel displacement, the main propulsion throttle is reduced to zero, and in the case of the contraction, the main propulsion thrust is maintained, providing a given constant speed or movement speed proportional to the displacement of the ship and her until the ship enters a predetermined trajectory. 1 il. k

Description

Изобретение относитс к судовождению и касаетс управлени движением судов.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to navigation and relates to the control of vessel traffic.

Целью изобретени вл етс сокращение времени выхода, а также удержание судна на заданной траектории.The aim of the invention is to reduce the exit time as well as to keep the ship on a predetermined trajectory.

На чертеже приведена схема системы, реализующей способ управлени движущимс судном.The drawing shows a diagram of a system that implements a method for controlling a ship in motion.

Система дл реализации способа содержит задатчик 1 скорости хода, измеритель 2 положени центра т жести и углового положени судна, задатчик 3 уставок, задатчик 4 траектории, задатчик 5 неподвижной системы координат, выходы которых через блок 6The system for implementing the method includes a stroke speed setting device 1, a center of gravity position 2 and a vessel angular position, a setpoint setting device 3, a trajectory setting device 4, a fixed coordinate system setting device 5, the outputs of which are through block 6

цифрового ввода, цифровой вычислитель 7 отклонени и углов положени судна относительно линии заданной траектории, сравнени с уставками и формировани управл ющих сигналов, через цифроанало- говые преобразователи 8, усилители и привод 9 управл ющих устройств соединены с рулем 10 поворота, подруливающими устройствами 11 и главным двигателем 12.digital input, digital calculator 7 deviations and angles of the vessel relative to the line of a given trajectory, comparison with settings and generation of control signals, through digital-to-analogue converters 8, amplifiers and actuator 9 of control devices are connected to steering wheel 10, thrusters 11 and main engine 12.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Оператор задает неподвижную систему координат задатчиком 5, совпадающую с выбранным оператором направлением. Затем задатчиком 4 задает траекторию в виде координат точек пересечени осей выбранной системы координат. Оператор задает задатчиком 1 скорость хода судна на траектории, а задатчиком 3 - величины уставок . Измерителем 2 положени центра т жести и углового положени судна -служит навигационна система, выполн юща обсервацию судна, т.е. определ юща его географические координаты в море. Эти данные через блок 6 ввода цифровой информации поступают на цифровой вычислитель 7, который определ ет услови последовательности работы главного двигател , подруливающих устройств, рулей поворота. Сначала вычислитель 7 пересчитывает географические координаты судна в координаты в заданной оператором системе координат . Име эти координаты и заданную траекторию, вычислитель 7 определ ет смещение центра т жести судна как кратчайшее рассто ние от центра т жести до заданной траектории и сравнивает его с уставками . Если смещение судна превышает уставку, определ емую инерционностью разворота судна в сторонутраектории, тоон вырабатывает сигнал управлени , который через устройство 8 цифрового вывода, усилители и привод 9 воздействует на подруливающие устройства 10 и/или руль 11 поворота, которые, создава момент, разворачивают судно до тех пор, пока продольна ось судна не будет направлена по линии кратчайшего рассто ни до траектории в сторону траектории. В этом направлении судно под действием т ги главного двигател 12, измен емого по сигналам вычислител 7 через устройства 8 и 9, двигаетс по кратчайшему рассто нию к траектории, ко- jopoe уменьшаетс .The operator sets a fixed coordinate system with the unit 5, which coincides with the direction chosen by the operator. Then the setting device 4 sets the trajectory in the form of coordinates of the points of intersection of the axes of the selected coordinate system. The operator sets the unit 1 speed of the vessel on the trajectory, and the unit 3 - the values of the settings. The gauge 2 of the position of the center of the body and the angular position of the vessel is served by the navigation system performing the observation of the vessel, i.e. determining its geographical coordinates at sea. These data, via the digital information input unit 6, are fed to a digital calculator 7, which determines the conditions of the sequence of operation of the main engine, thrusters, steering wheels. First, the calculator 7 recalculates the geographical coordinates of the vessel into coordinates in the coordinate system specified by the operator. Having these coordinates and a predetermined trajectory, the calculator 7 determines the displacement of the center of gravity of the vessel as the shortest distance from the center of gravity to the specified trajectory and compares it with the settings. If the vessel’s displacement exceeds the setpoint determined by the inertia of the vessel turning to the side of the trajectory, it produces a control signal that, through the digital output device 8, amplifiers and drive 9, acts on the thrusters 10 and / or the steering wheel 11, which, creating a moment, turn the vessel until the longitudinal axis of the vessel is directed along the shortest path to the trajectory towards the trajectory. In this direction, the vessel, under the action of the thrust of the main engine 12, varied by the signals of the calculator 7 through the devices 8 and 9, moves for the shortest distance to the trajectory, which decreases.

Сравнение, отклонени судна от траектории вычислитель выполн ет непрерывно. При равенстве этого рассто ни следующей уставке, определ емой инерционностью разворота судна выхода на траекторию, вычислитель 7 формирует управл ющий сигнал дл изменени т ги подруливающих устройств и/или отклонени рул 11 поворота пропорционально смещению судна от траектории, и с дальнейшим уменьшением рассто ни до траектории по мере приближени судна к траектории судно разворачивают так, чтобы в момент выхода центра т жести судна на траекторию его продольна ось совпадала с направлением движени по траектории.The comparison, the deviation of the vessel from the trajectory calculator performs continuously. When this distance is equal to the next setpoint determined by the inertia of the turnaround of the vessel, the calculator 7 generates a control signal for changing the thrusters' thrust and / or deviation of the rudder 11 in proportion to the vessel's displacement from the trajectory, and further reducing the distance to the trajectory as the vessel approaches the trajectory, the vessel is deployed so that at the moment the vessel’s center of gravity reaches the trajectory its longitudinal axis coincides with the direction of movement along the trajectory.

Одновременно вычислитель 7 также сравнивает угловое положение судна с направлением заданной траектории, и если угловое положение судна таково, что приAt the same time, the calculator 7 also compares the angular position of the vessel with the direction of a given trajectory, and if the angular position of the vessel is such that when

его движении смещение судна от траектории увеличиваетс , то вырабатывают управ- л гащий сигнал дл уменьшени т ги главного двигател 12 до нул , В случае,When the ship moves away from the trajectory, the control signal is generated to reduce the thrust of the main engine 12 to zero.

если угловое положение судна таково, что при дальнейшем движении судна смещение уменьшаетс , то вырабатывают управл ющий сигнал дл т ги главного двигател 12, обеспечивающий заданную посто ннуюif the angular position of the vessel is such that as the ship moves further, the displacement decreases, then a control signal is generated for the propulsion of the main engine 12, which ensures a given constant

скорость хода или скорость хода, пропорциональную смещению судна, и сохран ют ее пока судно не выйдет на линию заданной траектории, т.е. центр т жести не будет . находитьс на траектории, а продольна осьtravel speed or travel speed proportional to the displacement of the vessel, and maintain it until the vessel enters the line of a given trajectory, i.e. the center of the tin will not be. located on a trajectory, and the axis is longitudinal

судна будет совпадать с направлением линии заданной траектории.the vessel will coincide with the direction of the line of the specified trajectory.

При указанных движени х также по желанию оператора вычислитель 7 может вырабатывать дополнительный управл ющий сигнал изменени т ги подруливающих устройств 10, обеспечивающий боковую скорость хода, пропорциональную кратчайшему рассто нию от центра т жести судна до траектории. Этот сигнал от вычислител In these movements, also at the request of the operator, the calculator 7 can generate an additional control signal for changing the thrusters' thrust rod 10, which provides a lateral travel speed proportional to the shortest distance from the center of gravity of the vessel to the trajectory. This signal from the calculator

7 через устройства 8 и 9 поступает на подруливающие устройства 10. При движении по траектории дл удержани судна на ней последовательность и услови работы технических средств 10-12, обеспечивающих7 through devices 8 and 9 is fed to thrusters 10. When traveling along a trajectory to keep the vessel on it, the sequence and conditions of operation of technical equipment 10-12, ensuring

такое же движение, завис т от положени центра т жести судна и его углового положени относительно траектории.the same movement depends on the position of the vessel's center of gravity and its angular position relative to the trajectory.

При управлении по предлагаемому способу обеспечиваетс выход и удержаниеUnder the control of the proposed method, the output and retention of

судна на заданной траектории, представл ющей собой кусочно-линейную функцию в произвольной неподвижной системе координат . Благодар вводу уставок, определ емых инерционностью судна, и их сравнениюvessel on a given trajectory, which is a piecewise linear function in an arbitrary fixed coordinate system. By entering settings determined by the inertia of the vessel and comparing them

со смещением судна от траектории, последовательность работы т ги главного двигател , подруливающих устройств и рул поворота таковы, что судно заданным или наибыстрейшим образом движетс к траектории , а при достижении траектории его центр т жести находитс на траектории, продольна ось совпадает с направлением движени по траектории и скорость хода равна заданной скорости хода движени потраектории .with displacement of the vessel from the trajectory, the sequence of operation of the main engine thrusters, thrusters and steering wheels are such that the vessel moves to the trajectory in the specified or fastest way, and when the trajectory is reached, its center of gravity is on the trajectory, the longitudinal axis coincides with the direction of trajectory movement and the travel speed is equal to the desired travel speed of the trajectory.

Claims

The invention The method of controlling a ship in motion according to the angular position of the vessel and the displacement of its center of gravity from a given trajectory, which consists in changing the main engine thrust, thrusters thrust and deflecting the rudder, characterized in that shorten the exit time as well

keeping the ship at a given trajectory, determining the center of gravity of the ship’s displacement by the shortest distance to a given trajectory, setting a threshold value directly proportional to the weight of the vessel, comparing the specified displacement with a threshold value and in case of displacement from the given trajectory a value larger than the threshold value creates The thrusters and (or) deflect the rudder and support them, thereby directing the longitudinal axis of the vessel along the shortest distance to a predetermined trajectory, and in the case of displacement of the vessel from trajectories less than the threshold value

five

Thrusters and (or) steering deflection proportional to the specified displacement are created and maintained until the vessel reaches a predetermined trajectory. At the same time, the angular position of the ship is compared with the direction of the predetermined trajectory. the mover is reduced to zero, and in the case of a decrease, the main mover is maintained, providing a given constant speed or speed proportional to the displacement of the vessel, and is kept until the court but will not go on a given trajectory.