Рассмотрены вопросы развития и совершенствования цифровых технологий при их применении в аппаратно-программных средствах автоматизации в условиях интенсификации использования судов на качественно новом уровне, а также повышения надежности и эффективности их эксплуатации. Подчеркивается, что это возможно путем широкого внедрения для управления высокотехнологичным оборудованием и судном в целом интеллектуальных систем, а также применения технологий многоуровневой адаптации программного обеспечения в интегрированные комплексы. Показано, что цифровизация математических и физических моделей судов, получение адекватных реальным процессам решений, возможность учета широкого спектра воздействий внешней среды и условий плавания на режимы движения, вызывающих изменение курса, позволяют синтезировать судовые управляющие комплексы в классе цифровых предиктивных систем с переходом к управлению безэкипажными объектами. В статье рассмотрен один из способов решения проблемы судовой стабилизации курса, связанный с применением динамической модели судна, элементами которой являются дискретные ПИД-регуляторы, позволяющие путем вариации интервалов дискретности и их числа осуществлять выбор требуемых параметров авторулевых комплексов, обеспечивающих устойчивость судна на курсе. Предложены модель и алгоритм преобразования традиционного ПИД-регулятора в дискретный регулятор в динамических судовых системах на основе билинейного w-преобразования с использованием функциональных средств моделирования в среде MATLAB. Обобщенная модель дискретной системы стабилизации судна на курсе построена в пакете SIMULINK. Приведен алгоритм синтеза дискретного регулятора. На примере рассмотрены преимущества цифровой системы по сравнению с непрерывной. Показано, что помощью инструментальных средств пакетов SIMULINK и CONTROL TOOLBOX можно на качественно новом уровне совершенствовать процесс моделирования дискретно-динамических систем.
A comprehensive solution to the problem of improving automation systems, which is associated with improving the accuracy, reliability and performance of the ship control system, with its sustainability on course, is becoming increasingly important in the face of the impact of the perturbations on it, causing a change in its course. One of the ways to solve the problem of ship’s stabilization of the course is associated with the application of a dynamic model of the vessel, elements of which are discrete PID-regulators, allowing by variation of sampling intervals and their number to carry out the selection of the required parameters of the author’s complexes, ensuring the stability of the vessel on the course. Converting the traditional PID regulator into a discrete regulator in dynamic ship systems based on bilinear w-transformation using functional modeling tools in the MATLAB environment is considered in the paper. The example of the ship’s course stabilization system shows the algorithm of the synthesis of discrete regulator in the MATLAB environment and builds a generalized SIMULINK model to compare the dynamics of the processes of the ship dynamic system with continuous and digital regulators in the temporal area. The results of the simulation of the ship dynamic system show the asymptomatic convergence of the transition processes of the angular coordinates of the ship’s condition at the interval of time, equal to the duration of the transition process in the system. It is shown that using SIMULINK and CONTROL TOOLBOX tools can improve the process of modeling discrete-dynamic systems at a qualitatively new level and significantly improve the efficiency of system synthesis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.