Практическая реализация параметрической идентификации линейных математических моделей морских судов по таблицам маневренных элементов

В работе рассмотрена практическая реализация алгоритма идентификации параметров линейных математических моделей морских судов Номото 1го и 2го порядка по экспериментальным данным. В качестве данных эксперимента используется информация из таблиц маневренных элементов, содержащих сведения о циркуляции судна. Исходные данные представлены в виде дискретных отчетов, что позволяет получить параметры модели в дискретной форме, и затем осуществить переход к непрерывной форме. Исходные данные формируются для каждого вида движения: судно в грузу, судно в балласте, полборта, на борт, право и лево на борт. В работе использован способ определения параметров передаточных функций получаемых моделей с помощью метода наименьших квадратов по переходным характеристикам. Для улучшения качества оценки параметров идентифицируемой модели предлагается интерполировать исходные данные. В работе использованы следующие методы: линейная интерполяция, интерполяция по соседним точкам, кубическая и сплайн-интерполяции. Для реализация предложенного метода разработана и реализована программа в среде MatLab, позволяющая проводить интерполяцию переходной характеристики выбранным из предложенных методов, затем по интерполированным значениям определять параметры передаточной функции. Приведена блок-схема и описание алгоритма работы данной программы. Результатом ее работы является модель со своими параметрами для каждого случая движения судна. Программа отображает графики переходных процессов для исходных и расчетных данных для каждого выбранного вида интерполяции, а также отображает параметры передаточных функций моделей. Приведено описание используемого файла исходных данных. Для того чтобы оценить качество программнореализованных идентификационных моделей, выполняются расчет модельной траектории циркуляции и ее графическое построение. В результате работы программы полученные линейные математические модели предлагается сгруппировать и представить в интервальном виде.

1. Вагущенко Л. Л. Системы автоматического управления движением судна: учебник. — 3е изд, перераб. и доп. / Л. Л. Вагущенко, Н. Н. Цымбал. — М.: ТрансЛит, 2007. — 376 с.

2. Pomorski J. Trajectory tracking control system for ship / J. Pomorski, L. Morawski, A. Rak // IFAC Conference on Control Applications in Marine Systems — CAMS’2004. Ankona, Italy, July 7–9, 2004. — IFAC Proceedings Volumes, 2004. — Pp. 251‒255 DOI: 10.1016/S1474-6670(17)31740-8.

3. Семенов А. Д. Идентификация объектов управления: учеб. пособие. / А. Д. Семенов, Д. В. Артамонов, А. В. Брюхачев. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003. — 211 с.

4. Дейч А. М. Методы идентификации динамических объектов / А. М. Дейч. — М.: Энергия, 1979. — 240 с.

5. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя / Л. Льюнг. — М.: Наука, 1991. — 432 с.

6. Оськин Д. А. Идентификация параметров математической модели морского судна / Д. А. Оськин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2011. — № 2. — С. 141‒145. — EDN OWNFEB.

7. Оськин Д. А. Идентификация параметров модели морского судна с учетом дрейфа / Д. А. Оськин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. — 2012. — № 1. — С. 250‒253. — EDN PBMVNH.

8. Oskin D. A. Neural network identification of marine ship dynamics / D. A. Oskin, A. A. Dyda, V. E. Markin // IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline), Osaka, 17–20 september 2013. — Osaka, 2013. — Pp. 191‒196. DOI 10.3182/20130918-4-JP3022.00018. — EDN SLNQBF.

9. Осокина Е. Б. Адаптивная идентификация параметров судна на основе простых моделей / Е. Б. Осокина, Д. А. Оськин, А. А. Дыда // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2015. — № 2(30). — С. 24‒31. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-2-24-31. — EDN TPSWYL.

10. Дыда А. А. Адаптивная идентификация параметров моделей судов на основе алгоритма скоростного градиента / А. А. Дыда, П. А. Дыда, Е. Б. Осокина, Д. А. Оськин // Морские интеллектуальные технологии. — 2016. — № 3–1(33). — С. 263‒268. — EDN YLOGMH.

11. Дыда А. А. Робастный подход к построению систем управления курсом судна / А. А. Дыда, П. А. Дыда, Е. Б. Осокина, Д. А. Оськин // Морские интеллектуальные технологии. — 2017. — № 3–2(37). — С. 141‒145. — EDN YPPLWZ.