МОДАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ НАБЛЮДАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ РЕЧНОГО ЗЕМЛЕСОСА

Цель работы состоит в применении технологий автоматизации и цифровизации процесса оценки неизмеряемых переменных состояния системы автоматики речного земснаряда при управлении высокотехнологичным программно-аппаратным оборудованием с электроприводом в целях повышения производительности судов технического флота при выполнении дноуглубительных работ на водных путях. Отмечается, что речные землесосы являются сложными динамическими объектами управления, производительность которых в условиях цифровой трансформации может быть значительно повышена путем применения новых программно-аппаратных средств, алгоритмизация которых базируется на нейросетевых технологиях и цифровых технологиях компьютерного моделирования. Подчеркивается, что для повышения эффективности и надежности функционирования таких средств управления энергетическими системами земснарядов требуется повышение информативности комплекса датчиков информации о состоянии объекта. В этой связи в работе предлагается применение наряду с существующими аппаратными датчиками математических датчиков информации, к которым можно отнести наблюдателей переменных состояния объекта. На примере управления прецизионным электроприводом рассматривается алгоритм синтеза динамической системы с наблюдателем, в котором по координате выхода восстанавливаются все составляющие вектора переменных состояния. Предложенный алгоритм синтеза оценивателя вектора переменных состояния, реализованный в виде программы, составленной в кодах MATLAB, демонстрируется на примере расчета трехмерного динамического наблюдателя для системы автоматики речного землесоса. Полученные значения переменных состояния и ошибок их восстановления, а также результаты моделирования динамических реакций системы автоматики речного землесоса соответствуют заданному быстродействию и требуемой устойчивости электропривода речного землесоса при переходе его в новое установившееся состояние.

алгоритм синтеза, спектр матрицы состояния, модель электропривода, динамический наблюдатель, модальный метод, вектор переменных состояния, моделирование

1. Tomera M. Nonlinear controller design of a ship autopilot / M. Tomera // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. - 2010. - Vol. 20. - No. 2. - Pp. 271-280. DOI: 10.2478/v10006-010-0020-8.

2. Дерябин В. В. Использование нейронных сетей для стабилизации судна на траектории / В. В. Дерябин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10. - № 4. - С. 665-678. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-4-665-678.

3. Лукашкин Г. Е. Построение системы автономного адаптивного управления судном на основе нечеткой логики / Г. Е. Лукашкин // Транспортное дело России. - 2019. - № 5. - С. 177-180.

4. Сахаров В. В. Алгоритмизация и синтез систем управления судовыми динамическими объектами средствами математического программирования / В. В. Сахаров, А. А. Чертков, С. В. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 3 (37). - С. 201-211. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-7-3-201-211.

5. Веремей Е. И. Компьютерное моделирование систем управления движением морских подвижных объектов / Е. И. Веремей, В. М. Корчанов, М. В. Коровкин, C. В. Погожев. - СПб.: Изд-во НИИ Химии СПбГУ, 2002. - 370 с.

6. Андриевский Б. Р. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB / Б. Р. Андриевский, А. Л. Фрадков. - СПб.: Наука, 2000. - 475 с.

7. Witkowska A. Designing a ship course controller by applying the adaptive backstepping method / A. Witkowska, R. Smierzchalski // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. - 2012. - Vol. 22. - No. 4. - Pp. 985-997. DOI: 10.2478/v10006-012-0073-y.

8. Сахаров В. В. Синтез оптимального оценивателя для системы управления судовым динамическим объектом / В. В. Сахаров, О. В. Шергина, А. А. Чертков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - № 1 (20). - С. 26-31.

9. Чертков А. А. Синтез наблюдателя на основе фильтра Калмана для системы управления динамическим объектом / А. А. Чертков // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. - 2014. - № 1 (12). - С. 66-71.

10. Никитин Е. Д. Анализ и структура систем динамического позиционирования судов / Е. Д. Никитин, Т. В. Тимочкина, В. А. Миклуш, Н. В. Яготинцева // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. - 2017. - № 3 (21). - С. 85-90.

11. Гофман А. Д. Динамика корабля / А. Д. Гофман. - СПб.: СПГУВК, 2003. - 150 с.

12. Жеребцов В. М. Системы автоматического управления движением судна / В. М. Жеребцов, Д. П. Клепач // Новая наука: современное состояние и пути развития. - 2016. - № 11-2. - С. 159-162.

13. Powell J. D. Feedback Control of Dynamic Systems /j. D Powell, G. F. Franklin. - 7th Edition. - Pearson, 2014. - 880 p.

14. Dhaliwal S. S. State Estimation and Parameter Identification of Continuous-time Nonlinear Systems: Master thesis / S. S. Dhaliwal. - Ontario, Canada: Queen’s University Kingston, 2011. - 83 p.

15. Чертков А. А. Алгоритм наблюдателя системы управления курсом судна для оценки возмущений и шумов измерений / А. А. Чертков, В. А. Загрединов, Ю. Б. Михайлов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 6 (40). - С. 221-227. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-6-221-227.