SYNTHESIS AND SIMULATION IN THE MATLAB ENVIRONMENT OF A DISCRETE VESSEL STABILIZATION SYSTEM BASED ON BILINEAR CONVERSION

A comprehensive solution to the problem of improving automation systems, which is associated with improving the accuracy, reliability and performance of the ship control system, with its sustainability on course, is becoming increasingly important in the face of the impact of the perturbations on it, causing a change in its course. One of the ways to solve the problem of ship’s stabilization of the course is associated with the application of a dynamic model of the vessel, elements of which are discrete PID-regulators, allowing by variation of sampling intervals and their number to carry out the selection of the required parameters of the author’s complexes, ensuring the stability of the vessel on the course. Converting the traditional PID regulator into a discrete regulator in dynamic ship systems based on bilinear w-transformation using functional modeling tools in the MATLAB environment is considered in the paper. The example of the ship’s course stabilization system shows the algorithm of the synthesis of discrete regulator in the MATLAB environment and builds a generalized SIMULINK model to compare the dynamics of the processes of the ship dynamic system with continuous and digital regulators in the temporal area. The results of the simulation of the ship dynamic system show the asymptomatic convergence of the transition processes of the angular coordinates of the ship’s condition at the interval of time, equal to the duration of the transition process in the system. It is shown that using SIMULINK and CONTROL TOOLBOX tools can improve the process of modeling discrete-dynamic systems at a qualitatively new level and significantly improve the efficiency of system synthesis.

Synthesis algorithm, dynamic control system, discrete PID-regulator, comparison model, modeling, transition processes

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.