СИНТЕЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ MATLAB ДИСКРЕТНОЙ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ КУРСА СУДНА НА ОСНОВЕ БИЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Рассмотрены вопросы развития и совершенствования цифровых технологий при их применении в аппаратно-программных средствах автоматизации в условиях интенсификации использования судов на качественно новом уровне, а также повышения надежности и эффективности их эксплуатации. Подчеркивается, что это возможно путем широкого внедрения для управления высокотехнологичным оборудованием и судном в целом интеллектуальных систем, а также применения технологий многоуровневой адаптации программного обеспечения в интегрированные комплексы. Показано, что цифровизация математических и физических моделей судов, получение адекватных реальным процессам решений, возможность учета широкого спектра воздействий внешней среды и условий плавания на режимы движения, вызывающих изменение курса, позволяют синтезировать судовые управляющие комплексы в классе цифровых предиктивных систем с переходом к управлению безэкипажными объектами. В статье рассмотрен один из способов решения проблемы судовой стабилизации курса, связанный с применением динамической модели судна, элементами которой являются дискретные ПИД-регуляторы, позволяющие путем вариации интервалов дискретности и их числа осуществлять выбор требуемых параметров авторулевых комплексов, обеспечивающих устойчивость судна на курсе. Предложены модель и алгоритм преобразования традиционного ПИД-регулятора в дискретный регулятор в динамических судовых системах на основе билинейного w-преобразования с использованием функциональных средств моделирования в среде MATLAB. Обобщенная модель дискретной системы стабилизации судна на курсе построена в пакете SIMULINK. Приведен алгоритм синтеза дискретного регулятора. На примере рассмотрены преимущества цифровой системы по сравнению с непрерывной. Показано, что помощью инструментальных средств пакетов SIMULINK и CONTROL TOOLBOX можно на качественно новом уровне совершенствовать процесс моделирования дискретно-динамических систем.

алгоритм синтеза, динамическая система управления, дискретный ПИД-регулятор, модель сравнения, моделирование, переходные процессы

1. 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.

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

3. Шведов А. С. Нечеткое математическое программирование: краткий обзор / А. С. Шведов // Проблемы управления. - 2017. - № 3. - С. 2-10.

4. Никитин Е. Д. Анализ и структура систем динамического позиционирования судов / Е. Д. Никитин [и др.] // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. - 2017. - № 3 (21). - С. 85-90.

5. 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.

6. 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.

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

8. Sivanandam S. N. Introduction to fuzzy logic using Matlab / S. N. Sivanandam, S. Sumathi, S. N. Deepa. - Berlin: Springer, 2007. - 430 p.

9. Гриняк В. М. Управление движением судна по программной траектории при параметрической неопределенности с использованием ПИД-регулятора / В. М. Гриняк, С. С Пашин // Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. - 2019. - Т. 11. - № 2. - С. 102-112.

10. Чертков А. А. Параметрическая настройка ПИД-регуляторов динамических систем средствами MATLAB / А. А. Чертков, Д. С. Тормашев, С. В. Сабуров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2014. - № 5 (27). - С. 164-171. DOI: 10.21821/2309-5180-2014-6-5-164-171.

11. Comasòlivas R. Automatic design of robust PID controllers based on QFT specifications / R. Comasòlivas, T. Escobet, J. Quevedo // IFAC Proceedings Volumes. - 2012. - Vol. 45. - Is. 3. - Pp. 715-720. DOI: 10.3182/20120328-3-IT-3014.00121.

12. Rajvanshi S. Performance evaluation of various controllers designed for an industrial first order plus delay process / S. Rajvanshi, P. Juneja // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. - 2013. - Vol. 2. - Is. 4. - Pp. 1307-1311.

13. Усков А. А. Системы с нечеткими моделями объектов управления: монография / А. А. Усков. - Смоленск: СФРУК, 2013. - 153 с.

14. Черных И. В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / И. В. Черных; под общ. ред. В. Г. Потемкина. - М.: ДИАЛНОГ-МИФИ, 2004. - 491 c.

15. Гудвин Г. К. Проектирование систем управления / Г. К. Гудвин, С. Ф. Гребе, М. Э. Сальгадо. - М.: Бином, 2004. - 911 с.