Разработка и моделирование системы управления движением подводного аппарата, связанного кабель-тросом с кораблем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Шигапов, Ринат Дамирович

• Шигапов, Ринат Дамирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Шигапов, Ринат Дамирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА, СВЯЗАННОГО С КОРАБЛЕМ КАБЕЛЬ-ТРОСОМ

1.1. Математические модели движения НПА и кабель-троса

1.2. Анализ алгоритмов управления и методов построения регуляторов для систем управления

1.2.1. Стабилизация курса с помощью ПИД-регулятора

1.2.2. Адаптивные системы управления

1.2.3. Современные подходы в управлении

1.3. Выводы

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ И РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ НАДВОДНЫЙ КОРАБЛЬ, КАБЕЛЬ-ТРОС, НЕОБИТАЕМЫЙ ПОДВОДНЫЙ АППАРАТ

2.1 Постановка задачи и краткое содержание

2.2 Модель движения растяжимого кабель-троса, связывающего надводный НК и НПА

2.3 Численное решение уравнений движения КТ, связывающего НК и НПА

2.4 Моделирование динамики кабель-троса при буксировке аппарата кораблем вдоль прямой линии

2.5 Рекомендации по выбору длины звена кабеля

2.6 Управление корабельной лебедкой

2.6.1 Математическая модель корабельной лебедки и кабель-троса

2.6.2 Нечёткий регулятор для управления корабельной лебедкой

2.7 Управление движением НПА в режиме стабилизации курса на основе методов нечеткой логики с нейросетевой настройкой параметров

2.7.1 Настройка регулятора управления

2.7.2 Моделирование работы нейронечёткого регулятора

2.8 Выводы

ГЛАВА 3 ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СВЯЗКИ НК-КТ-НПА

3.1 Назначение комплекса программ

3.2 Общая схема САУ комплексом «Надводный корабль - кабель

трос - необитаемый подводный аппарат

3.3 Программа моделирования движения кабель-троса

3.4 Программный модуль моделирования динамики необитаемого подводного аппарата

3.5 Программа моделирования динамики корабельной лебедки

3.6 Синтез и настройка регуляторов

3.7 Руководство пользователя комплекса программ

3.8 Минимальные требования к ЭВМ

3.9 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ АББРЕВИАТУР

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт об использовании результатов диссертационной

работы в ФНПЦ ОАО «НПО «Марс»

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и моделирование системы управления движением подводного аппарата, связанного кабель-тросом с кораблем»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Необитаемые подводные аппараты (НПА) широко применяются во многих сферах, связанных с освоением Мирового океана, например, при исследовании морского дна, нефтегазовых поисковых работах, спасательных операциях и т. д. Для производства ряда подводных работ более эффективными считаются НПА, связанные с надводным кораблем (НК) кабелем или кабель-тросом (КТ): телеуправляемые, буксируемые или привязные аппараты. Такие НПА получают по кабелю непрерывное электроснабжение и сигналы управления с НК, что увеличивает рабочую глубину и время подводных работ в отличие от автономных аппаратов. По КТ на НК поступает информация об исследуемом объекте. Однако КТ воздействует на НПА, то есть возникает комплекс НК-КТ-НПА, поэтому дополнительно должны определяться и учитываться форма КТ и его распределённые натяжения не только в текущий момент времени, но и с упреждением для исключения возможности аварийных ситуаций. Кроме того, появляется необходимость управления корабельной лебёдкой, выбирающей или стравливающей КТ. Всё это существенно усложняет систему автоматического управления движением (САУД).

Важными элементами САУД являются различные регуляторы, преобразующие сигналы различных датчиков в сигналы управления, например, широко используемые пропорционально-дифференциальные (ПД) и пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД). Однако настройка (задание коэффициен-тов) этих регуляторов сложная задача, особенно в постоянно изменяющихся условиях (в нашем случае это длина КТ, положение и скорость НПА относительно НК, скорость течения воды и т.д.). Значительно проще осуществляется настройка нечётких регуляторов, представляющих собой систему правил естественной структуры «если-то». Однако применение таких регуляторов для комплекса НК-КТ-НПА в совокупности с лебёдкой не рассматривалось. Существенно, что при настройке в качестве учителя может быть

оператор или имеющийся регулятор, что позволяет использовать имеющиеся решения в области автоматического управления.

При наличии КТ в управляемой системе необходима его математическая модель, позволяющая эффективно рассчитывать форму и натяжения. Для исследования движения КТ применяются модели в виде нерастяжимой или растяжимой гибкой или упругой нити. Для решения систем уравнений данных моделей прибегают к численным методам, так как аналитически решения находятся только в немногих частных случаях. При использовании модели КТ в виде нерастяжимой гибкой нити приходится выполнять условия нерастяжимости КТ, что усложняет решение и приводит к увеличению времени вычислений. Поэтому есть надобность в разработке моделей движения КТ с менее затратной численной реализацией.

Таким образом, существует необходимость поиска новых моделей движения КТ и регуляторов для управления связкой НК-КТ-НПА. Следовательно, задача математического моделирования движения этой системы и создания легконастраиваемых регуляторов для управления ею, рассматриваемая в диссертации, является актуальной.

Цели и задачи работы. Целью работы является повышение эффективности проводимых подводных работ и исследований, проводимых с помощью комплексов НК-КТ-НПА, за счёт использования новой модели движения КТ и обучаемых нечётких регуляторов в системе управления корабельной лебёдкой и движением НПА.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.

1. Обзор и анализ существующих математических моделей движения и управления КТ и НПА.

2. Разработка математической модели движения КТ, учитывающей его физическое свойство - растяжимость.

3. Разработка нечётких регуляторов для управления корабельной лебедкой KT и управления НПА в комплексе НК-КТ-НПА, воспроизводящих заданный эталонный регулятор.

4. Разработка комплекса программ для исследования и практической реализации управления движением корабельной лебедкой и НПА.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы математического моделирования, теории управления, нечеткой логики и численного решения дифференциальных уравнений. При разработке комплекса программ применялись методы объектно-ориентированного программирования и методы математического моделирования в среде MatLab.

Научная новизна основных результатов, выносимых на защиту

1. Получена новая математическая и компьютерная модель движения KT, связывающего НК и НПА, учитывающая его физическое свойство - растяжимость. Эта модель позволяет эффективно определять форму и натяжение KT в системах управления движением KT и НПА.

2. Разработан нечеткий регулятор как элемент системы управления корабельной лебедкой, выбирающей или стравливающей KT. Сравнение нечеткого и ПД регуляторов показывает, что при применении нечеткого регулятора длина KT быстрее стабилизируется у заданного значения, чем при применении ПД регулятора.

3. Показано, что использование разработанного нейронечеткого регулятора в системе управления курсом НПА даёт возможность повышения эффективности управления в процессе увеличения объема обучающей выборки.

4. Разработан комплекс программ на языке С# с использованием среды разработки Visual Studio 2010 и математического пакета программ MatLab, позволяющий проводить исследования и практические реализации алгоритмов поиска оптимальных конфигураций KT и управления движением корабельной лебедкой и

НПА. Испытания комплекса показали, что он может быть использован в режиме реального времени.

Практическая ценность. Разработанный программный комплекс, предоставляет разработчикам САУ возможность исследования и настройки системы управления движением лебедки и НПА в различных режимах движения. В приложении к диссертации имеется акт об использовании результатов диссертационной работы в производственной деятельности ФНПЦ ОАО «НПО «Марс», г.Ульяновск.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих НТК:

•Шестая Всероссийская научно-практическая конференция (с участием стран СНГ) (Ульяновск, УлГТУ, 2009 г.);

•Седьмая Всероссийская научно-практическая конференция (с участием стран СНГ) (Ульяновск, УлГТУ, 2011 г.);

•XII Международная конференция «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (Москва, 2012 г.);

•Третья научно-практическая нйегпе^конференция; «Междисциплинарные исследования в области математического моделирования и информатики» (Ульяновск, 2014 г.)

• Ежегодные конференции профессорско-преподавательского состава

Ульяновского государственного технического университета (2009-2014 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе, 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, и одна зарегистрированная программа для ЭВМ.

В первой главе рассмотрены различные модели КТ в виде нерастяжимой или растяжимой гибкой или упругой нити. Выяснено, что получаемые дифференциальные уравнения КТ в частных производных решаются аналитически только в простых частных случаях, поэтому прибегают к численным решениям, заменяя гладкую нить на систему твёрдых или растяжимых

стержней, соединенных шарнирами (иногда с пружинами для учёта упругости). Получающиеся разностные уравнения решаются довольно сложно.

Проведен анализ существующих систем управления БПА и АНПА (автономный необитаемый подводный аппарат). Применяемые ПД- и ПИД-регуляторы имеют существенные недостатки, особенно сложность их настройки. Рассмотрены современные направления к синтезу систем управления - нейронные сети и нечеткие системы. Рассмотрены их преимущества по сравнению с классическими системами, а именно, что нейронечеткие системы синтезируются и настраиваются без применения сложных математических методов и задаются набором простых правил, имея возможность оптимизироваться в процессе испытаний и эксплуатации. Поэтому в диссертации для моделирования регуляторов управления НПА и лебедкой решено применять нейронные сети и нечеткую логику.

Во второй главе синтезируется новая математическая модель движения КТ, учитывающая его физическое свойство - растяжимость. На основе этой модели создается численный алгоритм вычисления текущей формы КТ и его распределённых натяжений в различных режимах движения связки НК-КТ-НПА. Даются рекомендации по выбору длины звеньев КТ. Разрабатывается алгоритм поиска оптимальной конфигурации КТ, при которой он оказывает минимальное воздействие на НПА. Разрабатывается нечёткий регулятор для системы управления корабельной лебедкой, обеспечивающий поддержание оптимальной длины КТ. Разрабатывается нейронечёткий регулятор системы управления движением НПА, связанным КТ с НК.

В третьей главе рассматривается аппаратная реализация и разрабатывается комплекс программ для моделирования управления связкой НК-КТ-НПА.

ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ И ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА, СВЯЗАННОГО С КОРАБЛЕМ КАБЕЛЬ-ТРОСОМ

При исследовании Мирового океана широко применяются НПА. Для производства ряда подводных работ более эффективными считаются НПА, связанные КТ с НК: телеуправляемые буксируемые или привязные аппараты. Такие аппараты получают по КТ непрерывное электроснабжение и сигналы управления с НК. Это увеличивает рабочую глубину и время подводных работ таких аппаратов в отличие от автономных. Безаварийность и продуктивность таких НПА напрямую зависит от поведения КТ в процессе проведения подводных работ. Для исследования поведения КТ большое значение имеет построение его адекватной математической модели. При этом для описания движения нижнего конца КТ необходимо также построение математической модели аппарата. Для этого в п. 1.1 проводится анализ существующих вариантов математического описания движения КТ и НПА. Для исследования влияния КТ на управляемое движение НПА необходимо создать алгоритмы управления НПА, а также корабельной лебедкой. Для этого в п. 1.2 делается анализ существующих алгоритмов управления и методов синтеза регуляторов для систем управления.

1.1. Математические модели движения НПА и кабель-троса

Для синтеза САУ НПА и КТ важен выбор их математических моделей. Математические модели подводных аппаратов (ПА) описаны в [1, 2, 29, 42, 43, 57]. В [42, 43] представлены уравнения динамики НПА, которые получены на основе теоремы об изменении количества движения и момента количества движения:

»

^Ух 2 2

дх--+ д2 - Фу - Уг-ду -а>2 - Уу+Л35-а> у-А26-а> г=Кх;

Ж

с!Уу с1а>2

ду--+Я26---дх -со2 •Ух-д2 -сох-Уг-АЪ5-а>х-С0у =Яу,

у Л Л у

с1Уг

д2--+ Л35--+ ду -сох -Уу-дх -(Оу -Ух+А26-сох • со2 - Кг,

Ж ей у

с1а)

(1.1)

/х—- + (Л26+ АЗ 5)■ (соу ■ Уу-со2 • Уг) = Мх, Л у

¿®у аУг

Зу--+ Я35---шх-а>у-(Лх-Лу) + Ух-Уг-(тх -т2) -Л26- а>х ■ Уу- А35- а>у ■ Ух=Му,

Ж Ж * у

йсо2 йУу

«/г—--1-/126---\-сох •соу • (.Ту-+ Ух-Уу-(ту -тх)+А35-а>х •Уг+А26-а>2 -Ух=Мг,

Ш Ж у у

где х,у,г— координаты центра масс в связанной с НПА координатной системе; Ях'ЯуУг ~ масса аппарата плюс присоединенная масса воды в зависимости от ориентации НПА в потоке; Jx,Jy,Jz - моменты инерции плюс моменты инерции

присоединенной воды в зависимости от ориентации НПА в потоке; Я35,Л26 -безразмерные коэффициенты, которые зависят от линейных размеров, формы корпуса НПА; ЯхьЯу,Кг,МХ,М,М2 - проекции сил и моментов на связанные с

НПА оси координат, действующие на НПА; Ух,Уу,У2 - проекции линейной

скорости на связанные с НПА оси координат; сох,соу,б)2 - проекции угловой

скорости на связанные с НПА оси координат.

Для получения полной модели движения НПА система уравнений 1.1 дополняется уравнениями связи:

£ Л

'в' Л X'

<р (Оу и ш УЕ УУ

У.

(1.2)

где 6,(р,цг- углы крена, курса и дифферента НПА соответственно; координаты НПА в базовой системе координат; В0) и Ву кинематические матрицы вращательного движения и поступательного движения. Матрицы Вти Ву находятся из следующих формул:

СОБЦ/

СО -БШ^СОБ^ БШ^Бтб?

О соэ0 -бш<9

О СОБ^/БШ^ СОБ^СОБ#

(1.3)

(БШ^БШ^- (соб<^БИ1^/'БИ1# +

-СОБ<^БШ.^СОБ0) + Бт<£>СОБ#) ¿ту/ СОБ(//СОБ# -СОБ<рБт#

(Б1П^Бт^СОБ<9+ (соб (р СОБ 0 —

+ соБ<^БИ1бг) -Бт^Бт^/Бтб')

СОБ^СОБ^/

-Б1П<рСОБ^

(1.4)

Эти матрицы существенно упрощаются при малых углах рыскания, крена и дифферента.

В [1, 2] предлагается преобразовать систему уравнений (1.1) разделив ее на подсистемы, которые описывают движение ПА в плоскостях. При этом предлагается пренебречь взаимосвязью этих подсистем и вращением ПА по крену. Также в [1, 2] в уравнениях движения переходят от линейных и угловых скоростей к поступательной скорости, курсу, дифференту, углу атаки и дрейфа. Это позволяет значительно упростить уравнения движения ПА. С учетом этих предположений уравнения движения ПА разделяются на уравнения вертикального движения:

тх'У = -Ях(у,а) + Р + Т^ • со Ба - Т ^ • Бта + т^ • V• «9 = + Р• соб«9 + Т^ - соъа + Т^ -Бта + Я

12-у = М0- Бту/ + М2{у,а,ц/) + М2, Х = у-соб19 + ут , Г = + у/ = $ + а.

х

У

Тх

Ту

хс1'

У<3'

(1.5)

и горизонтального движения:

т .ЛУ — —Р А, й\ Л-Т - . П — Т . Й л. Т)

т -у-х = Я2{у,Р,ф) + Тл ■ соб/? + Тх1 ■ +

(1.6)

В уравнениях (1.5) и (1.6) приняты обозначения [1]:

/и, = М + Лп,ту = М + ^тг = М + ^ ,1у = + Л55,12 = 122 + Я66 ,Лп, Я22,Я339Я55,Я^6 - присоединенные массы и моменты инерции жидкости; у - поступательная

скорость ПА; а,/3 - углы атаки и дрейфа; ср, у/ - углы курса и дифферента ПА; Тх1,Ту1,Тг1,Му,М2- проекции управляющих сил и моментов в

системе координат (СК), связанной с корпусом аппарата; углы подъема и

поворота траектории; Ях,Ку,Я2,Му,М2 - гидродинамические силы и моменты;

М0 - момент остойчивости; Яхс1,Кус{,К2с{ - возмущающие силы, имеющие

случайный характер; Р - плавучесть.

В работе [57] для построения модели движения морского подвижного объекта (МПО) по курсу используются нейронные сети. Такие сети способны аппроксимировать сложные нелинейные модели, поддаются обучению и могут адаптироваться к условиям изменяющейся внешней среды. Но, несмотря на преимущества нейронных сетей, в части применения для моделирования объекта управления данные сети имеют и недостатки: отсутствие четких правил

проектирования, проблема аналитического описания, низкая скорость обучения и сложность в интерпретации получаемых данных.

Для математического описания движения КТ используется его модель, представленная системой с распределенными параметрами или в виде дискретной модели (КТ разделяется на стержни, соединенные шарнирами) [22, 23].

На рисунке 1.1 показаны системы координат и кинематические параметры движения многообъектного комплекса. Здесь КТ представлен непрерывной гибкой нитью [42, 43].

Рисунок 1.1— Системы координат и кинематические параметры движения

многообъектного комплекса

Таким образом, КТ рассматривается как нерастяжимая гибкая нить. Такое представление является абстракцией, но часто используется при описании движения КТ. Здесь из условия баланса сил действующих на элемент нити малой длины Л получают уравнение динамики нити:

а

m(s) • ds •dV{^ - Jn {t, s)-ds = R(t,s)-ds + df(t,s), (1.7)

dt

где ds - длина элемента нити; m(s) - удельная плотность нити в точке s , рассчитанная на единицу длины; V(t,s)— вектор скорости точки нити, удаленной от НК на расстояние s ; /n(t,s) и R(t,s)~ векторы сил инерции присоединенных

масс воды и внешних сил, рассчитанные на единицу длины; T(t,s) - вектор натяжения нити в точке .

После некоторых преобразований и нахождения проекций векторов на неподвижную земную СК в [42, 43] получена система скалярных уравнений динамики нити:

'dV ÔV о dm ôT

dt os os os

-аА{кф +kT)VT mmx + а3кфУГттх +a4û)mymx,

dV dVy 2 dm y qt

, — = а1уГт-^ + а2(Т-ШГт)-^- + аЗ—ту-а2(кФ+кт)гГу (i.g)

- а^(кф + kj)VYmmy + а^фУутту + а^соШуШу + a2co,

dV dV 2 dm dT

—7 = cllVrm-^L + a2(T-MVrm)^ + a3—mz +*т)*Гг

dt ds ds ds

- а^{кф + + аЗкФуТттг + aAmmymz,

В этих уравнениях приняты обозначения: U = U(t,s) = (Ux,Uy,Uz)~ вектор ускорения точек нити точки s в момент времени t ; m = m (t, s) = (mx,my,mz) - орт касательной к нити в точке s в момент времени t ; Vr = Vr(t,s) = (Vrx,Vry,Vrz) = V-W - вектор скорости точек нити относительно

воды в точке s в момент времени t ; VTm = VTm (t, s) - касательная составляющая Vr , VTn - нормальная составляющая Vv : Vr = VTm + Vr„ , VTm = VTm{t,s) = Vr-m - VTxmx + VTymy + VTzmz - скалярное произведение Fr и m ,

уГп =уГп(_^) = Уг ~УТт; Г = Г(/,5')- вектор натяжения нити в точке я в момент времени г; аф1 - кф +кТ, ЬФТ = кф-кт. Коэффициенты и кт определяют силу сопротивления нити текущей воде в поперечном и продольном направлениях: кф = кл{ 1 - , кт = кс1/.^Ут\, кс1 = 0.5 рОсп , р - плотность воды, £> - диаметр

нити, ¡1 - коэффициент нормального гидродинамического сопротивления, сп — коэффициент трения нити, М = 0.25рпВ1 - присоединенные массы воды на единицу длины нити; со = ¿у (я) - плавучесть

2М 1 1 М кабеля; ах =-, а2 =-, аъ —-, а4 =

m(s) + M' 2 m{s) + M' 3 m(s)' 4 m(s)(m(s) + M) Аналитическое решение данной системы удаётся найти только в немногих частных случаях (при определенных начальных и граничных значениях). Поэтому прибегают к численным методам решения. Схемы решения получаются довольно сложными, с возможными вырождениями из-за вхождения в уравнения системы натяжения нити и производной от натяжения, а также из-за необходимости соблюдать условие нерастяжимости нити.

Упрощение данной математической модели возможно при расчете статической конфигурации нити при движении с постоянной скоростью и неизменной скорости течения. Также полагается, что вектор гидродинамической скорости располагается в горизонтальной плоскости. В таком случае система 1.8 преобразуется к виду [42, 43]:

dT

-— = co-cosO -kd -У^ • /л • sin в • cos(/? + ф)\ ds ™

yi ((1" М)'cos@ + М)' (sin/? + cos(/7 + (р) • sinff)

г (sin#• cosg?-{Т-М-V^)) '

dO у2 ((1-/O'COS0 + /O'COS(/? + 0>)'COS0-ÍO 'sin<9) __ r T-M-Vl '

j

где /3 - угол между осью sx и вектором Vr(t,s) в полусвязанной СК sxyz; 9{t,s) - меридианный угол между осью sy и ортом касательной mit, s) (рисунок 1.2);

у(t,s) yrt(t.s)

Шл)У х Vrft, s)

____1/

Рисунок 1.2 - Разложение гидродинамической скорости в горизонтальной

плоскости

2 | | ^

Система 1.9 решается с ограничением (Т — М • Угт)> 0;в > 0;|#>| Ф —.

В [55] КТ описывается растяжимой гибкой связью (рисунок 1.3). Движение такой гибкой связи, если она является идеально круглой, описывается следующим векторным уравнением:

т.

dV(t,s) dT{t,s)

dt

ds

+ Rm(t,s) + G dus) + f(T) ■ Wc(t,s),

(1.10)

где тс - масса элемента гибкой связи длиной ds в нерастянутом состоянии; Ягд- главный вектор сил от гидродинамического воздействия потока, отнесенный к единице длины нерастянутой гибкой связи; - сила веса

единицы длины нерастянутой гибкой связи; /(Г) - коэффициент, зависящий от

_ —*

Г(Г,5) по определенному закону (например, по закону Гука); - сила

водоизмещения единицы длины растянутой гибкой связи.

У ■

м >ч\ \ \ ' / I С, (18

X I /

УТ

у' / / л \ />""' О N

-Л

Л Л/гд^г

г/л-' = ЦТ) с/л

Рисунок 1.3- Силы и моменты, приложенные к элементу гибкой связи

После преобразований данное уравнение представляется в проекциях на оси естественной СК:

с!Т т* с1УТ т . ч . т. ТЛ 1

/ ш / /

ГЬ / Ж / /

/

ш

т, /

/

(1.11)

где тс - масса элемента гибкой связи в растянутом состоянии; УТ,Уп,Уп -

проекции скорости на естественную СК; Сст,Ссп,СсЬ- проекции вектора веса ис элемента гибкой связи на оси естественной СК, отнесенные к единице длины нерастянутой гибкой связи; РУСГ , ¡Усп , ЖсЬ - проекции вектора силы водоизмещения на оси естественной СК, отнесенные к единице длины растянутой гибкой связи; гъ - радиус кривизны; сот,соп,соь - проекции угловой

скорости гибкой связи на естественную СК; ЯРГт, КРГп, ЯРГЬ - проекции вектора гидродинамической силы Ягд на оси естественной СК, отнесенные к единице

длины растянутой гибкой связи.

Система (1.11) дополняется шестью кинематическими уравнениями [55]:

¿V, ч 1 ат / ^' гъ + — = <»ь> гт

¿уь гт с1сог с1П ■ -соп • О-ъ, (1.12)

¿соп „ „ йсоъ гл

аз ш

где гт - радиус кручения осевой линии гибкой связи.

В [23] КТ аппроксимируется абсолютно твердыми стержнями, соединенными между собой вращательными шарнирами. Такое представление позволяет получить уравнения динамики КТ в виде систем нелинейных одномерных дифференциальных уравнений (ОДУ), которые решаются более простыми методами.

Уравнения динамики представлены здесь для движения ТПС в вертикальной плоскости:

[А + В + Е]-ф + [В + Е + С]-ф2+Ул-[н + 1 + К]+С = <2, (1.13)

где ф = ~~ вектоР №1] обобщенных переменных; ф -[ф^фг-фп1^ •>

т

Ф = [Ф\^Фг"Фп\ ~ векторы |ТЧх1] скоростей и ускорений обобщенных переменных; А,Б,Ж- симметрические, В,в - кососимметрические матрицы рЧхЭД]; Е - матрица

[КхЫ] общего вида; С,Н,1,К - векторы [Их1]; О = [ОхСЬ-Оз]7 ~~ вектор обобщенных сил [Ых1].

Матрицы А, В и вектор Н описывают динамику системы КТ-аппарат; матрицы D,E и вектор I описывают гидродинамические воздействия, вызванные движением аппарата в среде; F,G и вектор X описывают гидродинамические воздействия, вызванные движением КТ в среде.

Недостатком данной схемы представления КТ является необходимость соблюдения условия нерастяжимости стержней и вхождения в уравнения стержней натяжения и ее производной, что приводит к усложнению решения.

Более простые численные решения получаются, если КТ рассматривать как упругую растяжимую гибкую нить, что будет показано во второй главе.

1.2. Анализ алгоритмов управления и методов построения регуляторов для систем управления

В литературе имеется мало информации о принципах создания САУ HITA, связанных с НК КТ. В то же время имеются публикации по созданию САУ БПА (буксируемый подводный аппарат) и САУ АНПА [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 18, 70]. Для выбора метода синтеза САУ НПА проанализируем информацию о существующих алгоритмах управления и методах построения систем управления [7].

1.2.1. Стабилизация курса с помощью ПИД-регулятора

Известно, что ПИД-регулятор - это наиболее распространенная структура регулятора в управлении МПО в режиме стабилизации курса [45]. Он вырабатывает выходной сигнал, который является суммой трех составляющих: пропорционального регулирования, регулирования по интегралу и регулирования по производной. Первая часть up(t) пропорциональна ошибке выходной

величины, т.е. разности между выходной величиной и опорным значением, вторая

часть И/(0 - интегралу по времени ошибки выходной величины, а третья часть «£,(/) - производной ошибки.

Уравнение классического ПИД-регулятора имеет вид:

= м0+мр(0 + И/(0 + "£>(0> (1.14)

где К - коэффициент усиления регулятора; 7} - постоянная времени интегрирования; Та- постоянная времени дифференцирования; и0- поправочное значение или смещение, настраивающее средний уровень выходного сигнала регулятора; разность между выходной величиной и опорным значением.

Реализация закона управления (1.14) предполагает, что формирующие его переменные величины поддаются точному измерению.

То, что на ПИД-регуляторах основаны практически все существующие САУ МПО и то, что анализ этих регуляторов производятся на основе классической теории управления, делает их простыми для изучения и применения. Однако у ПИД-регуляторов существует ряд существенных недостатков [50]:

- линейность и, вследствие этого, невысокая эффективность ПИД-регуляторов при нелинейных режимах движения НПА;

- малое количество параметров, которые настраиваются вручную. В связи с этим отсутствует возможность адаптивной настройки регулятора, например, при смене районов плавания, смене погоды;

- чувствительность к точности измерений параметров объекта управления. При появлении ошибок измерений ПИД-регуляторы не всегда способны их отфильтровать.

и{{) -и0 + К

г

Л

1.2.2. Адаптивные системы управления

Условия работы реальных систем управления нередко таковы, что характеристики входных сигналов и помех могут быть известны неточно, либо в достаточной мере изменяются во времени. Некоторым случайным изменениям подвергаются и параметры самих систем управления, чаще всего аналоговых. Таким образом, на практике может оказаться, что качество работы системы управления, спроектированной в расчете на неизменяющиеся условия работы, значительно ниже ожидаемого. Чтобы этого избежать, применяют адаптивные системы, некоторые параметры или даже целые структуры которых при изменении внешних условий изменяются автоматически [4, 7, 17, 21, 36, 37, 62]. В результате поддерживается близкий к оптимальному режим работы.

Адаптивные системы, в которых перестраиваются только параметры, являются самонастраивающимися. Если же перестраивается структура, в этом случае говорят о системах самоорганизующихся. Первые из вышеуказанных обычно содержат основную систему управления, а также устройство для оценки наилучших параметров. Пример упрощенной схемы самонастраивающейся системы приведен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Схема самонастраивающейся САУ

В устройстве настройки параметров появляется возможность использования дополнительной информации о процессе управления помимо сигналов, поступающих от основной системы.

Существует классификация самонастраивающихся систем по определённым признакам. К примеру, по способу получения первоначальной информации для настройки параметров выделяют системы самонастраивающиеся:

- по сигналам внешних воздействий;

- по динамическим характеристикам объектов;

- комбинированные (по различным динамическим характеристикам и сигналам внешних воздействий).

Также самонастраивающиеся системы классифицируют по другим признакам. Существуют разомкнутые и замкнутые относительно контура самонастройки и выхода системы. Выделяют, к тому же, комбинированные, аналитические, системы с активной и пассивной самонастройкой, поисковые и другие.

Настраиваемые и самонастраивающиеся системы имеют значительное различие. Если известны общие характеристики объекта, а также их зависимость от окружающей среды, существует возможность ввести в систему программу, которая произведет соответствующую настройку регулятора. В результате имеет место быть система программной настройки. Нет необходимости в наличии полной информации обо всех данных для самонастраивающийся системы. При различных изменениях внешних условий ее параметры настраиваются автоматически, таким образом, обеспечиваются заданные показатели качества. В самонастраивающихся системах применяют различные средства с целью обнаружения отклонения параметров объекта от оптимальных значений. Одним из таковых, к примеру, является организация автоматических пробных движений системы с дальнейшим анализом исходной и вырабатываемой информации. Следовательно, автоматический поиск - это самый характерный признак самонастраивающихся систем. В качестве пробных движений в некоторых

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шигапов, Ринат Дамирович, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автономные подводные роботы: системы и технологии / М.Д. Агеев, Л.В. Киселев, Ю.В. Матвиенко и др.: под общ. ред. М.Д. Агеева; [отв. ред. Л.В. Киселев]; Ин-т проблем морских технологий. - М.: Наука. 2005. - 298 с.

2. Агеев М.Д., Касаткин Б.А., Киселев Л.В. и др. Автоматические подводные аппараты. Л. Судостроение, 1981. 224 с.

3. Амбросовский В. М., Барабанов А. Е., Гульчак А. М., Мирошников А. Н. Синтез следящих систем методом равномерно-частотной оптимизации // Автоматика и телемеханика - 1997.-№4.-.С. 3-13.

4. Антонов В.Н. Адаптивные системы автоматического управления : учеб. Пособие / В.Н. Антонов, A.M. Пришвин, В.А. Терехов, А.Э. Янчевский; под ред. В.Б. Яковлева. - Л.: Изд-во Ленинг. ун-та, 1984. - 204 с.

5. Барабанов А. Е., Первозванский А. А. Оптимизация по равномерно-частотным показателям (Н-теория) // Автоматика и телемеханика.- 1992 - №9-С. 3-32.

6. Березин С. Я. Системы автоматического управления движением судна по курсу / С. Я. Березин, Б, А. Тетюев. - Л.: «Судостроение», 1990. - 256 с.

7. Бодянский Е. В., Руденко О. Г. Адаптивные модели в системах управления техническими объектами - К.: УМК ВО, 1988 - 212 с.

8. Васильев К.К., Гурман Д.А. Анализ установившихся погрешностей определения координат движущегося объекта. // Труды РНТОРЭС им. А.С.Попова. Серия: Научная сессия, посвященная Дню Радио. Вып. LXVI. -Москва, 2011. С.392-393.

9. Васильев К.К., Гурман Д.А. Использование алгоритмов SLAM с линейным фильтром Калмана для оценивания положения подвижных объектов. // Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем: Труды седьмой Всероссийской научно-практической конференции (с участием стран СНГ) - Ульяновск: УлГТУ, 2011, С.134-135.

10. Васильев К.К., Гурман Д.А. Исследование алгоритмов калмановской фильтрации процесса движения объекта. // Информатика, моделирование, автоматизация проектирования: сборник научных трудов / под ред. Н. Н. Войта. -Ульяновск: УлГТУ, 2010. С. 131-136.

11. Васильев К.К., Гурман Д.А. Моделирование системы управления движением объекта при случайных воздействиях. // Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем: Труды шестой Всероссийской научно-практической конференции (с участием стран СНГ) - Ульяновск: УлГТУ, 2009, с.75-76.

12. Васильев К.К., Гурман Д.А. Оптимальное управление и оценивание движения корабля по заданной линии пути. Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области обработки, хранения, передачи и защиты информации», Сб. научных трудов, т. 1, Ульяновск, УлГТУ, 2009. С. 193-200.

13. Васильев К.К., Гурман Д.А. Разработка и моделирование алгоритмов навигации автономного необитаемого подводного аппарата. // Интегрированные автоматизированные системы управления: сборник докладов научно-технической конференции / под ред. Э.Д. Павлыгина. - Ульяновск: ФНПЦ ОАО «НПО «Марс», 2011. С. 93-95.

14. Васильев К.К., Гурман Д.А., Служивый М.Н. Анализ методов оценивания координат автономного подвижного объекта в условиях ограниченной видимости. // Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Сер. Цифровая обработка сигналов и ее применение. Вып.Х1У-1. - Москва, 2012. С. 49-52.

, * >

15. Васильев К. К. Оптимальное стохастическое управления движением корабля - Ульяновск, Вестник УлГТУ, №3, 2000 г. С. 27-37.

16. Васильев К.К. Теория автоматического управления (следящие системы): Учебное пособие. - 2-е изд. - Ульяновск, 2001. - 98 с.

17. Глумов В. Н., Крутова И. Н. Синтез автоматизированного алгоритма управления итерационным процессом настройки параметров динамической системы // Автоматика и телемеханика - 1995 - № 10 - С.107-120.

18. Грумондз В.Т., Половинкин В.В. Управляемое движение подводного аппарата: учеб. Пособие. - М.: Изд-во МАИ, 2005. - 100 с.

19. Глушков C.B., Седова H.A. Нейросетевые модели движения морских судов. В кн.: Материалы 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП-2010). Бийск: Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова- 2010, С 31-34

20. Глушков C.B., Седова H.A. Синтез регулятора на нечеткой логике для управления морскими судами. В кн.: Материалы 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП-2010). Бийск: Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова-2010, С 34-38

21. Дмитриев С. П., Пелевин А. Е. Обоснование возможности использования линейно-квадратичного подхода при стабилизации судна на траектории // Гироскопия и навигация - 1997 - № 4 - С.65-82.

22. Егоров В.И. Подводные буксируемые системы. - Д.: Судостроение, 1981.-304 с.

23. Егоров С. А. Управление положением телеуправляемого подводного аппарата в режиме совместного с носителем движения : Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2002.

24. Егоров С.А. Управление положением телеуправляемого подводного аппарата в режиме совместного с носителем движения. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. - М.:МГТУ им Н.Э. Баумана. 2002. - 365 с.

25. Зубов В. И. Теория оптимального управления судном и другими подвижными объектами. Д.: Судостроение, 1966.-352 с.

26. Кабельная лебедка CBJI // Инженерная фирма 'Симбия'. 1990 - 2014. - URL: http://www.simbia.ru/ru/page.php?eq=trawls&id=swl4. (Дата обращения: 12.04.2014).

27. Киселев Л.В., Медведев A.B. Исследование динамических свойств автономного подводного робота на основе типологии процессов и моделей // Подводные исследования и робототехника. — 2008. - №1(5). - С. 16-23.

28. Киселев, Л. В. Навигация, управление и ориентирование в подводном пространстве / Л. В. Киселев, Ю.В. Ваулин, A.B. Инзарцев, Ю.В. Матвиенко // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2004. - № 11. - С. 35-42.

29. Киселев Л.В., Юдаков A.A. Динамика подводного робота при траекторном обследовании объектов // Подводные роботы и их системы / Отв. Ред. Л.В. Кисилев; Под общ. ред. М.Д. Агеева. Владивосток: Дальнаука, 1992. С.28-50.

30. Костенко В.В., Мокеева И.Г. Исследование влияния кабеля связи на маневренность телеуправляемого подводного аппарата // Подводные исследования и робототехника. - 2009. - № 1(7). - С. 22-27.

31. Кравченко П. П.- Цифровое управление при системных неопределенностях на основе оптимизированных дельта-преобразований второго порядка // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы, 2000. №4, с. 101—110.

32. Крашенинников В.Р. Численное решение уравнений движения подводного буксировочного кабеля // Прикладная математика и механика: сб. науч. тр. - Ульяновск : УлГТУ, 2009. - Вып. 8. - С. 150-159.

33. Крашенинников В.Р., Шигапов Р.Д. Выбор длины звена при моделировании движения кабель-троса, соединяющего надводный носитель и необитаемый подводный аппарат // Междисциплинарные исследования в области математического моделирования и информатики. Материалы 3-й научно-практической internet-конференции. 20-21 февраля 2014 г. / отв. Ред. Ю.С. Нагорнов - Ульяновск: SIMJET, 2014. - 420 с.

34. Крашенинников В.Р., Шигапов Р.Д. Моделирование управления движением подводного аппарата, связанного с надводным кораблем // Труды российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени A.C. Попова, Сер.: Цифровая обработка сигналов и ее применение, вып.ХП-1, 12-я международная конференция - М.: Радиотехника, 2010. - С.288-291.

35. Крашенинников В.Р., Шигапов Р.Д. Модель движения кабель-троса, связывающего надводный носитель и необитаемый подводный аппарат // Автоматизация процессов управления. - 2013. - N 1 (31). - С. 80- 85.

36. Крутова И. Н. Параметрическая оптимизация алгоритмов управления методов адаптивной идентификации // Автоматика и телемеханика- 1995- № 10.-С. 107-120.

37. Крутова И. Н. Применение упрощенной эталонной модели в системе настройки параметров алгоритма управления методом адаптивной идентификации // Автоматика и телемеханика - 1997 - №11.- С. 131-144.

38. Кувшинов Г.Е., Наумов JI.A., Чупина К.В. Система управления глубиной погружения буксируемых объектов. - Владивосток : Дальнаука, 2005. -285 с.

39. Леоненков A.B. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fiizzyTECH. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 736 с.

40. Лукомский Ю. А., Мирошников А. Н.„ Частотное разделение каналов управления в многоканальных системах управления движением судов // Изв. ЛЭТИ- 1987.-Вып. 386.- С.26-30.

41. Лукомский Ю. А., Мирошников А. Н., Попова Е. Ю. Равномерно-частотная оптимизация при синтезе алгоритмов' стабилизации курса судна // Гироскопия и навигация-1998-№2-С.52-66.

42. Лукомский Ю.А., Корчанов В.М. Управление морскими подвижными объектами. - СПб. : Элмор, 1996. - 257 с.

43. Лукомский Ю.А., Чугунов B.C. Системы управления морскими подвижными объектами. Л.:Судостроение, 1988. 271с.

44. Мазуров В. М. Самонастраивающаяся система управления. Патент РФ №2068196. Бюл. №29, 1996.

45. Мазуров В. М., Кондратьев В. В. Адаптивный ПИД-регулятор с частотным разделением каналов управления и самонастройки // Приборы и системы управления, 1995. №1, с. 33-35.

46. Маттис А. В. Моделирование и оптимизация систем управления движением морских подвижных комплексов; Дис. канд. тех. наук. - Ульяновск: УлГТУ, 2010.-152 с.

47. Москвин Г. Современные навигационные средства // Морской флот. -1998.-N2.

48. Небылов А. В. Гарантирование точности управления- М: Наука, Физматлит, 1998 - 304 с.

49. Неретина В. В. Субоптимальное управление сложными техническими системами с использованием дискретных ортогональных многочленов: Дис. канд. техн. наук: 05.13.01- Уфа, 2005.- 208 с.

. 50. Новые концепции общей теории управления/Сб. науч. тр./Под ред. А. А. Красовского.- М - Таганрог: ТРТУ, 1995- 183 с.

51. Оллсон Г,. Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. - СПб.: Невский диалект, 2001. - 557 с.

52. Пантов E.H., Махин H.H., Шереметов Б.Б. Основы теории движения подводных аппаратов. Л.: Судостроение, 1973, 216с.

53. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление: пер. с англ. - М. : БИНОМ. Лаборатория знания, 2009. - 798 с.

54. Подводные роботы / B.C. Ястребов, М.Б. Игнатьев, Ф.М.Кулаков и др.: Под общ. Ред. B.C. Ястребова. Л.: Судостроение, 1977, 368с.

55. Привязные подводные системы. Прикладные задачи статики и динамики / Н.И. Виноградов [и др.]. - СПб. : Изд. С.-Петерб. ун-та, 2000.

56. Развитие теории и практики автоматических систем ориентации, навигации и управления. Под ред. Ривкина С. С., Бургонского А. С., Талайковой Н. Б. Межвузовский сборник, Ленинград, 1987 г.

57. Седова Н.А. Интеллектуальная система автоматического управления судном по курсу : Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владивосток, 2009.

58. Соловьев Ю. А. Спутниковая навигация и ее приложения. - М.: Эко-Трендз, 2003.-326 с.

59. Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. - М.: Эко-Трендз, 2000.

60. Справочник по теории автоматического управления/Под ред. А. А. Красовского.-М.: Наука, 1987.-710 с.

61. Справочник по теории корабля. Т.1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители / Под ред. Я. И. Войткунского. Л.: Судостроение, 1985. 768 с.

62. Сэйдж Э. П., Уайт Ч. С. Оптимальное управление системами - М.: Радио и связь, 1982- 392 с.

63. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий/ Под ред. М.Н. Красилыцикова и ГГ Серебрякова. - М: ФИЗМАТЛИТ, 2003.

64. Филаретов В.Ф., Лебедев А.В., Юхимец Д.А. Устройства и системы управления подводных роботов. Москва. Наука, 2005. - 270 с.

65. Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс [Текст] / С.Хайкен, 2-е изд., испр.: Пер. с англ. - М.: ООО «И.Д. Вильяме», 2006. - 1104с.

66. Харисов В.К, Горев А.П. Синтез тесно связанного алгоритма инерциально-спутниковой навигации // Радиотехника. Радиосистемы, 2000, № 7, с. 80—86.

67. Хуанг, Т.С. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов [Текст]

68. Цветов М. А., Цветов А. М. Уравнения движения корабля - Труды Ульяновского научного центра РАЕН - Ульяновск: УНЦ НЗИТ РАЕН, 2001, т. 3, вып. 1.-е. 119-122.

69. Цыпкин Я. 3. Адаптация, обучение и самообучение в автоматических системах.-М.: Наука, 1968.- 232 с.

70. Чекал Е.Г., Смагин A.A., Чичев A.A. Моделирование информационного центра системы наблюдения надводного судна // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. Научно-технический сборник "50 лет содружества науки УлГТУ и машиностроения". Самара: Самарский научно-технический центр РАН, 2008. - С. 206-211.

71. Шигапов Р. Д. Обучение нейронечеткой системы управления характеристикам заданной системы управления движением необитаемого подводного аппарата // Автоматизация процессов управления. - 2012. - N 2 (28). -С. 44-48.

72. Шигапов Р.Д. Приведение к цели необитаемого подводного аппарата, связанного с кораблём кабель-тросом // Прикладная математика и механика: сб. науч. тр. - Ульяновск : УлГТУ, 2011. - С. 489^193.

73. Шигапов Р.Д. Синтез нечеткого регулятора для управления корабельной лебедкой // Автоматизация процессов управления. - 2014. -N2 (36).-С. 9-15.

74. Шигапов Р.Д. Синтез нечеткого регулятора для управления корабельной лебедкой // Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем : тр. седьмой всерос. науч.-практ. конф. (с участием стран СНГ), г. Ульяновск, 22-23 сентября 2011 г. Ульяновск : УлГТУ, 2011. - С. 127-130.

75. Шигапов Р.Д. Синтез правил нечеткого регулятора для управления корабельной лебедкой // Радиоэлектронная техника: межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. В.А. Сергеева. - Ульяновск : УлГТУ, 2011. - С. 199-202.

76. Шигапов Р.Д. Управление автономным необитаемым подводным аппаратом // Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем : тр. шестой всерос. науч.-практ. конф. (с участием стран СНГ), г. Ульяновск, 22-23 сентября 2009 г. - Ульяновск : УлГТУ, 2009. - С. 133-135.

77. Штовба С.Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую логику. - Винница: Издательство винницкого государственного технического университета, 2001. - 198 с.

78. Ярушкина Н.Г. Основы теории нечётких и гибридных систем. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 320 с.

79. Doyle J., Zhou К., Glover К., Bodenheimer В. Mixed Н2 and Н оо Performance Objectives. II. Optimal control // IEEE Trans. Automat. Contr., 1994, Vol. 39, №8.- P. 1575-1587.

80. Fossen Т. I. A Survey on Nonlinear Ship Control from Theory to Practice // Proceeding of the IF AC Conference of Maneuvering and Control Marine Craft (MCMC2000). Aalborg, Denmark, 23-25 August 2000, P. 1-16.

81. Fossen Т. I. Guidance and Control of Ocean Vehicles - John Wiley & Sons Ltd. Chichester. 1994.- 480 p.

82. Korchanov VOL. M., Veremey E.I. Some Optimization Problems in Marine Autopilot Design // IF AC'International Workshop Control of Optimization, CAO 2000, S.-Petersburg, July 3-6, 2000, Vol. 1.- P. 181-186.

83. Naik S. M., Kumar P. R. Robust Indirect Adaptive Control of Time-Varying plants with Unmodeled Dynamics and Disturbances // SIAM J. Contr. And Optimiz, 1994, Vol.32, № 6.-P. 1696-1725.

84. Nguyen D., Ohtsu K. An Adaptive Optimal Autopilot using the Recursiv Prediction Error Method // Proceeding of the IF AC Conference of Maneu and Control Marine Craft (MCMC2000). Aalborg, Denmark, 23-25 2000.-P. 191-196.

85. Pettersen K. Y., Fossen T. I. Underactuated Ship Stabilization Using Integral Control: Experimental Results with Cybership // Proceedings of the IF AC NOLCOS'98, Enschede, The Netherlands, 1-3 July, 1998, Vol.3.- P. 127-132.

86. Shue S.-P., Sawan M. E., Rokhsaz K. Mixed H2/H oo Method Suitable for Gain Scheduled Aircraft Control // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1997, Vol.20, № 4. - P. 699-706.

87. Zhou K., Doyle J., Glover K. Robust and Optimal Control. Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996.- P. 373-476.

88. Zhou K., Glover K., Bodenheimer B Doyle J. Mixed H2 and H oo Performance Objectives. I. Robust Performance Analysis // IEEE Trans. Automat. Contr., 1994. Vol. 39, №8. - P. 1564-1574.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт об использовании результатов диссертационной

работы в ФНПЦ ОАО «НПО «Марс»

Комиссия в составе: председателя Э Д Павлыгина, членов комиссии. В.В. Рафальского, A.B. Маттиса, - составила настоящий акт о юм, чш результаты диссертационной работы «Разработка и моделирование системы управления движением подводного аппарата, связанного кабель-тросом с кораблем» использованы в производственной дея1ельности ФШЩ ОАО «НГЮ «Марс» при выполнении paöoi но следующим [емам.

- «Создание АСУ базового тральщика (изделие «Диез»)»;

- «Создание изделия «Александрит-ИСПУМ-М»,

в том числе:

- математическая модель движения кабель-троса в воде в виде системы растяжимых прямолинейных звеньев используется для определения формы и распределенных натяжений кабель-фоса, связывающего подводный ашгараг с надводным кораблем;

- нечеткая система управления корабельной лебедкой используется для поддержания оптимальной длины кабель-фоса, при которой он оказывает наименьшее воздействие на подводный аппарат;

- нейро-нечеткая сисхема управления курсом подводного аппарата используется для моделирования управления с возможностью обучения; '

-профаммный комплекс используется для исследования эффективности алгоритмов управления лебедкой и движением подводного аппарата

Полученные в диссертации магемагаческие модели, алгоритмы и программный комплекс планируется использовать при разработке имитаторов тральной лебедки (изделие «Диез», изделие «Александрит-ИСПУМ-М»), используемых при отладке и испытаниях изделий.

11редседа1ель комиссии Первый заместитель

УТВЕРЖДАЮ 'Центральный директор

об использовании результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Шиганова Ринат Дамировича

генерального директора, к.г.н.

Члены комиссии:

Э Д. Павлыгнн

Главный конструктор, к.т.н.

В Ü. Рафальский

A.B. Маттис

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

тошШвжАш т&шмрштш

ш

ж Ш

ш

гй

«й

ш «

ж

ш

^^^'ЯВЬудМЕ-'уку.

ш I- „А-а*

тгъ

ЩЩЩЩЩЩ

шт 1

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2013616199

«Программа, моделирующая движение кабель-троса, связывающего надводный носитель и необитаемый подводный аппарат»

Правообладатель: Шигапов Ринат Дамирович (ки)

Акюр: Шигапов Ринат Дамирович (КО)

Заявка № 2013613859

Дата поступления 07 МНЯ 2013 Г.

Дата государственной регистрации

в Реестре программ для ЭВМ 01 ИЮЛЯ 2013 Л

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Б.П. Симонов

ш ш т т ш т ш т ш т ш

ш $

ш т ш ш ш ш

ш т

ш ш

ш ш

шшшшштшшшшшшшшштшшшшшшшшшшшшш