Preview

Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova

Advanced search

CONTROL OF THE WATER LEVELING PROCESS BETWEEN THE SHIPPING LOCK CHAMBER WITH WATER DISTRIBUTION AND THE POOL

https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-4-555-562

Abstract

The development of solutions to increase the throughput capacity of inland waterways through the effective management of the water supply system of the shipping lock chamber corresponds to the priorities of the development of inland water transport of the Russian Federation. The subject of research is the process of leveling the water levels in two communicating vessels. At the present stage of researches development, the solution of this problem is associated with an iterative procedure, the convergence of which essentially depends on the choice of the initial approximation and the step of numerical integration. The method of synthesis of the optimal control of changing the water level in the lock chamber is proposed in the paper (knowledge of an object as a single whole, in the unity and interconnection of its parts). At the same time, the solution of the problem of combined optimal control of a nonlinear system according to the hierarchy of functionals is considered. An idea of a self-organizing optimal controller with Krasovsky extrapolation is given. Particular attention is paid to control optimization at low computational costs in the process of system formation. The use of predictive models proposed in the paper makes it possible to obtain practical algorithms that do not require deep fundamental knowledge of control theory when they are introduced. The efficiency of the studied algorithms, when the process time changes, is shown. The presented solution makes it possible to carry out a comparative analysis of various methods of leveling water levels between the chamber of a shipping lock with a distribution power supply system and the corresponding pool, which allows solving one of the urgent problem of increasing the throughput of shipping locks in a section of the waterway with the unconditional fulfillment of ensuring safe locking conditions.

About the Authors

Pavel A. Garibin
Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping
Russian Federation


Sergei A. Kabanov
Baltic State Technical University “VOENMEH” named after D. F. Ustinov
Russian Federation


References

1. Моргунов К. П. Судоходные гидротехнические сооружения: учебник для вузов / К. П. Моргунов, А. М. Гапеев. - СПб.: Лань, 2021. - 235 с.

2. Гарибин П. А. Судоходные шлюзы для регионов с дефицитом водных ресурсов: монография / П. А. Гарибин, С. В. Ларионов, С. А. Головков; под ред. д-ра техн. наук П. А. Гарибина. - СПб.: СПГУВК, 2009. - 320 с.

3. Атавин А. А. Гидродинамические аспекты нештатных и аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях: монография / А. А. Атавин, В. И. Букреев, О. Ф. Васильев, В. В. Дегтярев, A. П. Яненко; под ред. д-ра техн. наук, проф. В. В. Дегтярева (мл.). - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2009. - 327 с.

4. Atavin A. A. The Mathematical Modeling of Hydrodynamic Processes in Navigation Passes and the Optimal Control of Vessel’s Passing through a Shipping Lock / A. A. Atavin, P. V. Stepanova, V. V. Tarasevich, A. P. Yanenko // Proceedings of the 28th IAHR World Congress (Graz, 1999). - 1999.

5. Васильев О. Ф. Нестационарные процессы в судопропускных сооружениях: математическое и лабораторное моделирование, натурные испытания / О. Ф. Васильев, А. А. Атавин, В. В. Дегтярев, В. П. Сапцин, А. П. Яненко // Научные и прикладные аспекты гидродинамики, гидрофизики и экологии водных объектов. Труды научной конференции, посвященной 90-летию академика Олега Федоровича Васильева. - Барнаул: ООО «Пять плюс», 2019. - С. 110-118.

6. Головков С. А. Распределение воды в судоходных шлюзах: монография / С. А. Головков, П. А. Гарибин, А. М. Гапеев. - СПб.: СПГУВК, 2009. - 154 с.

7. Михайлов А. В. Гидросооружения водных путей, портов и континентального шельфа. Ч. I: Внутренние водные пути / А. В. Михайлов. - Изд-во АСВ, 2004. - 448 с.

8. Липатов И. В. Гидродинамика речных потоков и ее влияние на эксплуатационные параметры судоходных гидротехнических сооружений: методология исследований: монография / И. В. Липатов. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО ВГАВТ, 2006. - 100 с.

9. Wang H. Z. Behaviours of a Ship Passing through a Lock under the Influence of a Berthed Ship / H. Z. Wang, Z. J. Zou // IWNTM13: International Workshop on Nautical Traffic Models 2013, Delft, The Netherlands, July 5-7, 2013. - Delft University of Technology, 2013. - Pp. 62-70.

10. Гиргидов А. А. Гибридное моделирование в проектировании гидротехнических сооружений и FLOW-3D® как средство его реализации / А. А. Гиргидов // Инженерно-строительный журнал. - 2011. - № 3 (21). - С. 21-27.

11. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. - М.: Наука, 1987. - 712 с.

12. Кабанов С. А. Управление системами на прогнозирующих моделях: монография / С. А. Кабанов. - СПб: Изд-во СПбГУ, 1997. - 200 с.


Review

For citations:


Garibin P.A., Kabanov S.A. CONTROL OF THE WATER LEVELING PROCESS BETWEEN THE SHIPPING LOCK CHAMBER WITH WATER DISTRIBUTION AND THE POOL. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova. 2022;14(4):555-562. (In Russ.) https://doi.org/10.21821/2309-5180-2022-14-4-555-562

Views: 224


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2309-5180 (Print)
ISSN 2500-0551 (Online)