SYNTHESIS OF ADAPTIVE SHIP COURSE CONTROL SYSTEM BASED ON A LOCAL QUALITY CRITERION

The problem of adaptive control system synthesis using the local criterion is considered. The criterion selection allows you to take into account ship course errors and desired small deviations of rudder. The theoretical basis for solving this problem is the velocity gradient method. To obtain laws (algorithms) for adjusting the regulator parameters, a local quadratic quality criterion that is oriented on ensuring small deviations from the set course and keeping the ship’s heading has been chosen. Adaptive course control systems, obtained on the basis of theoretical research, are modeled in the MATLAB environment. It is shown that the originally obtained adaptation laws can be modified by coarsening due to introducing a negative feedback on the tunable parameter. The results of modeling the ship course control system under the influence of an external disturbance are also presented in the paper. The algorithm developed in the paper for setting the regulator parameters allows controlling the ship movement along the course under wind-wave action with wave amplitude of 6 degrees and the constant wave component of 6 degrees. The results of modeling the ship course control system without setting the regulator and with the setting enabled confirm the effectiveness of the proposed approach.

ship control, linear model, nonlinear model, first order Nomoto models, adaptation algorithms, ship model, gradient algorithm, ship course control, numerical simulation, quadratic quality criterion

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.