СИНТЕЗ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОМ СУДНА НА ОСНОВЕ ЛОКАЛЬНОГО КРИТЕРИЯ КАЧЕСТВА

Рассмотрена задача синтеза адаптивной системы управления движением судна по курсу с использованием локального квадратичного критерия качества. Выбор критерия связан с необходимостью обеспечить незначительные отклонения курса судна от заданных значений курса при малых углах кладки пера руля. Отмечается, что теоретическую основу решения этой задачи составляет метод скоростного градиента. Для получения законов (алгоритмов) настройки параметров регулятора выбран локальный квадратичный критерий качества, ориентированный на обеспечение малых отклонений от заданного значения курса и сохранение курса судна. Адаптивные системы управления движением судна по курсу, полученные на основе предложенного теоретического исследования, промоделированы в среде MATLAB. Показано, что первоначально полученные законы адаптации могут быть модифицированы путем огрубления за счет введения отрицательной обратной связи по настраиваемому параметру регулятора. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного модифицированного алгоритма адаптивной настройки параметров регулятора системы управления движением судна по курсу с огрублением. В работе представлены результаты моделирования системы адаптивного управления движением судна по курсу под воздействием внешнего возмущения. Разработанный в статье алгоритм адаптивной настройки параметров регулятора позволяет управлять движением судна по курсу при ветро-волновом воздействии с амплитудой волны, равной 6° и постоянной волновой составляющей в 6°. Результаты моделирования системы управления движением судна по курсу без настройки регулятора и с включенной адаптивной настройкой параметров регулятора подтверждают эффективность предложенного подхода.

управление судном, линейные модель судна, нелинейная модель судна, модель Номото 1-го порядка, метод скоростного градиента, алгоритмы адаптации, численный эксперимент, локальный квадратичный критерий качества, модель судна, управление судном по курсу

1. Чинчукова Е. П. Адаптивная система управления курсом судна с учетом динамики нелинейной рулевой машины на основе локального критерия качества / Е.П. Чинчукова // Морские исследования на Дальнем Востоке: сб. ст. Третьей всеросс. науч.-практ. конф. «Морские исследования на Дальнем Востоке». - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2019. - C. 76-81.

2. Dyda A. A. A nonlinear system with coupled switching surfaces for remotely operated vehicle control / A.A. Dyda, D. Oskin, S. Longhi, A. Monteriù // IFAC-PapersOnLine. - 2016. - Vol. 49. - Is. 23. - Pp. 311-316. DOI: 10.1016/j.ifacol.2016.10.360.

3. Van Amerongen J. Adaptive Steering of Ship: A model-reference approach to improved manoeuvring and economical course keeping. Doctoral thesis / J. van Amerongen; Delft University of Technology. - Delft University Press, 1982. - 195 p.

4. Андриевский Б. Р. Избранные главы теории автоматического управления / Б. Р. Андриевский, А. Л. Фрадков. - СПб: Наука, 2000. - 475 с.

5. Дыда А. А. Параметрическая идентификация модели судна на основе степенных рядов / А. А. Дыда, Е. Б. Осокина, Е. П. Чинчукова // Морские интеллектуальные технологии. - 2018. - № 4-5 (42). - C. 125-130.

6. Dyda A. A. An adaptive VSS control for remotely operated vehicles / A. A. Dyda, D. A. Oskin, S. Longhi, A. Monteriù // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. - 2017. - Vol. 31. - Is 4. - Pp. 507-521. DOI: 10.1002/acs.2565.

7. Бурылин Я. В. Адаптивное управление угловой скоростью поворота судна / Я. В. Бурылин, А. С. Васьков // Эксплуатация морского транспорта. - 2016. - № 4 (81). - С. 37-42.

8. Дыда А. А. Адаптивная идентификация параметров моделей судов на основе алгоритма скоростного градиента / А. А. Дыда [и др.]. // Морские интеллектуальные технологии. - 2016. - № 3-1 (33). - С. 263-268.

9. Дыда А. А. Адаптивное и нейросетевое управления сложными динамическими объектами / А. А. Дыда. - Владивосток: Дальнаука, 2006. - 149 с.

10. Осокина Е. Б. Параметрическая идентификация системы управления судном на основе модели Номото 2-го порядка / Е. Б. Осокина // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2015. - № 2. - С. 120-123.

11. Фрадков А. Л. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы / А. Л. Фрадков. - М.: Наука, 1990. - 296 с.

12. Nomoto K. A review of methods of defining and measuring the manoeuvrability of ships / K. Nomoto, N. Norrbin // 12th ITTC Conference, Report of Manoeuvrability Committee, Ap. I., Rome. - 1969.

13. Nomoto K. On the steering qualities of ship / K. Nomoto, T. Taguchi, K. Honda, S. Hirano // Journal of Zosen Kiokai. - 1956. - Vol. 1956. - Is. 99. - Pp. 75-82. DOI: 10.2534/jjasnaoe1952.1956.99_75.

14. Дыда А. А. Задача идентификации в проблеме управления беспилотным судном / А. А. Дыда, Е. Б. Осокина, Е. П. Чинчукова // Перспективы беспилотных технологий на водном транспорте: Сборник докладов национальной научно-практической конференции. - СПб.: Изд-во ГУМРФ, 2018. - С. 17-22.

15. Суевалов Л. В. Справочник по расчетам судовых автоматических систем / Л.В. Суевалов. - Л.: Судостроение, 1989. - 408 с.