×
20.12.2014
216.013.1102

Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002535777
Дата охранного документа
20.12.2014
Аннотация: Изобретение относится к области судостроения, а именно к области автоматического управления движением судов. Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна содержит рулевой привод, датчики: угловой скорости, курса судна, угла перекладки руля, боковой скорости, скорости хода судна, углового ускорения и бокового ускорения, блок задания маневра идентификации, два блока суммирования, блок памяти, блок сравнения, десять сумматоров и десять множителей. Достигается высокая точность математической модели движения судна, высокое качество автоматического управления движением, повышенная безопасность проводки судна в узкостях. 2 ил.
Основные результаты: Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна, содержащая рулевой привод, датчики: угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, первый сумматор и блок задания маневра идентификации ϕ, вход которого подключен к первому входу рулевого привода, ко второму входу которого подключен выход первого сумматора, к трем входам первого сумматора подключены выходы трех датчиков: угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, в рулевом приводе формируется закон управления рулем:dδ/dt=Кϕ(ϕ-ϕ)+Kω-Kδ,где ϕ - текущий курс судна, от датчика курса судна ϕ,ϕ - заданный курс, из блока задания маневра идентификации ϕ,ω - угловая скорость судна, от датчика угловой скорости ω,δ - угол перекладки руля, от датчика угла перекладки руля δ,dδ/dt - заданная скорость перекладки руля,отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок памяти, девять сумматоров, два блока суммирования, десять множителей, блок сравнения, датчики: боковой скорости V, скорости хода судна V, углового ускорения dω/dt и бокового ускорения dV/d, выход последнего подключен к первому входу первого блока суммирования, датчик боковой скорости V через первый множитель подключен к входу второго множителя, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a из блока памяти, выход второго множителя подключен к первому входу второго сумматора, ко второму входу первого множителя подключен датчик скорости хода V, датчик угловой скорости ω через третий множитель подключен к входу четвертого множителя, выход четвертого множителя подключен ко второму входу второго сумматора, ко второму входу третьего множителя подключен датчик скорости хода V, ко второму входу четвертого множителя подключен гидродинамический коэффициент a с блока памяти, датчик угла перекладки руля δ через пятый множитель подключен к входу шестого множителя, выход шестого множителя подключен к третьему входу второго сумматора, ко второму входу пятого множителя подключен выход седьмого множителя, к обоим входам которого подключен датчик скорости хода V, ко второму входу шестого множителя подключен гидродинамический коэффициент a с выхода блока памяти, во втором сумматоре формируется правая часть первого уравнения математической модели движения судна: ,где VV - продольная и поперечная скорость движения судна, поступают от датчиков V и V;ω - угловая скорость, поступает от датчика ω;δ - угол перекладки руля, поступает от датчика δ,выход второго сумматора подключен ко второму входу первого блока суммирования, на выходе которого формируется невязка: ,которая через блок коэффициента усиления идентификатора K подключается к первому входу третьего сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a с выхода блока памяти, в третьем сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента : ,выход третьего сумматора подключен к первому входу блока сравнения,первый вход четвертого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора K подключается к выходу первого блока суммирования, ко второму входу четвертого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a с блока памяти, в четвертом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента : ,выход четвертого сумматора подключен ко второму входу блока сравнения, первый вход пятого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора K подключен к выходу первого блока суммирования, ко второму входу пятого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a с выхода блока памяти, в пятом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента : ,выход пятого сумматора подключается к третьему входу блока сравнения, в блоке сравнения формируют модули разности корректированных оценок, гидродинамических коэффициентов , полученных в данном цикле и коэффициентов a предыдущего цикла вычисления гидродинамических коэффициентов: где a, a, a - гидродинамические коэффициенты предыдущего цикла вычислений, вводятся в блок сравнения из блока памяти, используя модули разностей в блоке сравнения, формируют три неравенства: ,

Изобретение относится к области судовождения - автоматическому управлению движением судна, в частности к идентификации математической модели движения судна.

Известны системы идентификации параметров математической модели движения судна, которые основаны на использования заданной структуры математической модели движения судна:

,

где Vx, Vyz, ω, φ - линейные скорости судна продольная и поперечная, угловая скорость, угол курса,

δ - угол перекладки руля,

a iij - неизвестные параметры математической модели движения судна (подлежащие уточнению гидродинамические коэффициенты a11, a12, a13, a21, a22, a23),

ζ1, ζ2, ζ3 - случайные входные помехи с нулевыми средними и известными ковариационными матрицами M[i(t)]=0 и .

[П.В. Попов. Идентификация уравнений динамики подвижного аппарата по натурным данным ходовых испытаний ОАО «Концерн НПО «Аврора» С.Петербург // Сборник трудов ХХХVIII Всероссийской конференции, издательство ИПУ РАН, 2012 г., Москва.]

Известна система экспериментального определения влияния вариации коэффициента математической модели объекта на его динамику (SU 205913 A1, 01.01.1967). Выходной сигнал с исследуемого объекта запоминают (задерживают), формируют невязку, а затем пропускают через электронную модель исследуемого объекта, в котором варьируют величину коэффициента (постоянной времени) модели, недостатком которой является идентификация только одного параметра идентифицируемой системы.

Известна система экспериментального определения параметров математической модели движения судна (RU 2151713 C1, 27.06.2000, принятая в качестве прототипа), которая использует только часть измеряемых фазовых координат состояния судна. Используя измеренные параметры и сформированные электронной моделью движения судна, получают невязки, которые минимизируют путем вариации искомых величин гидродинамических коэффициентов.

Недостатки:

1. использование только части измеряемых фазовых координат состояния судна;

2. низкая точность уточнения параметров гидродинамических коэффициентов мат. модели;

3. высокие требования к виду задаваемых специальных режимов плавания для идентификации параметров гидродинамических коэффициентов мат. модели.

Техническим результатом предлагаемой системы идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна является:

- создания высокоточной математической модели движения судна, параметры которой уточняются в процессе рейса;

- повышения качества автоматического управления движением;

- повышение безопасности проводки судна в узкостях.

Технический результат достигается тем, что система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна содержит рулевой привод, датчики:

- угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, первый сумматор и блок задания маневра идентификации - ϕзд, вход которого подключен к первому входу рулевого привода, ко второму входу которого подключен выход первого сумматора, к трем входам первого сумматора подключены выходы трех датчиков: угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, в рулевом приводе формируется закон управления рулем:

зд./dt=Кϕ(ϕ-ϕзд)+Kωω-Kδδ,

где ϕ - текущий курс судна, от датчика курса судна ϕ,

ϕзд. - заданный курс, из блока задания маневра идентификации ϕзд,

ω - угловая скорость судна, от датчика угловой скорости ω,

δ - угол перекладки руля, от датчика угла перекладки руля δ,

зд./dt - заданная скорость перекладки руля.

Система дополнительно содержит блок памяти, девять сумматоров, два блока суммирования, десять множителей, блок сравнения, датчики: боковой скорости Vy, скорости хода судна Vx, углового ускорения dω/dt и бокового ускорения dVy/d, выход последнего подключен к первому входу первого блока суммирования, датчик боковой скорости Vy через первый множитель подключен к входу второго множителя, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a11 из блока памяти, выход второго множителя подключен к первому входу второго сумматора, ко второму входу первого множителя подключен датчик скорости хода Vx, датчик угловой скорости ω через третий множитель подключен к входу четвертого множителя, выход четвертого множителя подключен к второму входу второго сумматора, ко второму входу третьего множителя подключен датчик скорости хода Vx, ко второму входу четвертого множителя подключен гидродинамический коэффициент a12 с блока памяти, датчик угла перекладки руля δ через пятый множитель подключен к входу шестого множителя, выход шестого множителя подключен к третьему входу второго сумматора, ко второму входу пятого множителя подключен выход седьмого множителя, к обоим входам которого подключен датчик скорости хода Vx, ко второму входу шестого множителя подключен гидродинамический коэффициент a13 с выхода блока памяти, во втором сумматоре формируется правая часть первого уравнения математической модели движения судна:

,

где VxVy - продольная и поперечная скорость движения судна, поступают от датчиков Vx и Vy;

ω - угловая скорость, поступает от датчика ω;

δ - угол перекладки руля, поступает от датчика δ,

выход второго сумматора подключен ко второму входу первого блока суммирования, на выходе которого формируется невязка:

,

которая через блок коэффициента усиления идентификатора Ka11 подключается к первому входу третьего сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a11 с выхода блока памяти, в третьем сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

,

выход третьего сумматора подключен к первому входу блока сравнения, первый вход четвертого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора Ka12. подключается к выходу первого блока суммирования, ко второму входу четвертого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a12 с блока памяти, в четвертом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

,

выход четвертого сумматора подключен к второму входу блока сравнения, первый вход пятого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора Ka13. подключен к выходу первого блока суммирования, к второму входу пятого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a13 с выхода блока памяти, в пятом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

,

выход пятого сумматора подключается к третьему входу блока сравнения, в блоке сравнения формируют модули разности корректированных оценок гидродинамических коэффициентов , полученных в данном цикле, и коэффициентов a1i.0 предыдущего цикла вычисления гидродинамических коэффициентов:

где a11 0, a12 0, a13 0 - гидродинамические коэффициенты предыдущего цикла вычислений, вводятся в блок сравнения из блока памяти, используя модули разностей в блоке сравнения формируют три неравенства:

, <C2, где j=1, 2, 3

выход датчика углового ускорения dω/dt подключен к первому входу второго блока суммирования, ко второму входу которого через шестой сумматор и множители подключены:

- датчик боковой скорости Vy через первый множитель и восьмой множитель (ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти),

- датчик угловой скорости ω через третий множитель и девятый множитель (ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти),

- датчик скорости хода Vx через два входа седьмого множителя, пятый множитель, ко второму входу которого подключен датчик перекладки руля δ, и десятый множитель, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: (с блока памяти), на выходе второго блока суммирования формируется невязка:

,

которая через блок коэффициента усиления идентификатора Ka21 подключается к входу седьмого сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти,

в седьмом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

,

выход седьмого сумматора подключается к четвертому входу блока сравнения, выход второго блока суммирования через блок коэффициента усиления идентификатора Ka22 подключается к входу восьмого сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти, в восьмом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

,

выход восьмого сумматора подключен к пятому входу блока сравнения, выход второго блока суммирования через блок коэффициента усиления идентификатора Ka23. подключен к входу девятого сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент с блока памяти, в девятом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

,

выход девятого сумматора подключен к шестому входу блока сравнения, в блоке сравнения формируют модули разности корректированных гидродинамических коэффициентов , полученных в данном цикле, и a2i. 0 из предшествующего цикла вычисления

, , , где a21.0, a22.0, a23.0 - гидродинамические коэффициенты предыдущего цикла вычислений вводятся в блок сравнения из блока памяти;

при этом в блоке сравнения три модуля разности используют для формирования трех неравенств , если все шесть неравенств:

, <C2 и

удовлетворяются, то процесс идентификации всех гидродинамических коэффициентов математической модели успешно закончен, если хотя бы одно из шести неравенств не удовлетворяет условию ,

то оценки гидродинамических коэффициентов: , , , , , из блока сравнения водятся в блок памяти, через интервал времени Δt повторяется цикл формирования оценок гидродинамических коэффициентов.

Технический результат достигается благодаря:

- использованию полного набора измерителей фазового состояния судна,

(включая измерители линейных dVy/dt и угловых dω/dt ускорений),

- идентификации с упрощенным набором идентификационных режимов движения,

- определению значений гидродинамических коэффициентов путем решения двух независимых систем алгебраических уравнений (сил и моментов).

Предлагаемая система идентификации позволяет в процессе рейса судна (практически не нарушая установленный режим движения) уточнять гидродинамические коэффициенты математической модели движения судна Математическая модель принята вида:

.

где Vx, Vy, ω - продольная, боковая (линейные) и угловая скорости движения судна,

dVy/dt - боковое (линейное) ускорение судна ,

dω/dt - угловое ускорение судна ,

δ - кормовой руль,

aij - неизвестные, подлежащие уточнению (шесть оценок гидродинамических коэффициентов: , , и , , ) путем решения систем алгебраических уравнений.

Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна.

Система включает: рулевой привод, датчики угловой скорости ω, курса судна ϕ угла перекладки руля δ, первый сумматор и блок задания маневра идентификации - ϕзд, вход которого подключен к первому входу рулевого привода, к второму входу которого подключен выход первого сумматора, к трем входам первого сумматора подключены выходы трех датчиков: угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, в рулевом приводе формируется закон управления рулем:

где ϕ - текущий курс судна, от датчика курса судна ϕ,

ϕзд. - заданный курс, из блока задания маневра идентификации ϕзд.,

ω - угловая скорость судна, от датчика угловой скорости ω,

δ - угол перекладки руля, от датчика угла перекладки руля δ,

зд./dt - заданная скорость перекладки руля.

Для реализации предложенного технического решения в систему введены: блок памяти, шесть блоков коэффициентов усиления идентификатора, второй-девятый сумматоры, два блока суммирования, первый-десятый множители, блок сравнения, датчики: боковой скорости Vy, скорости хода Vx, углового ускорения dω/dt и бокового ускорения dVy/dt, выход последнего подключен к первому входу первого блока суммирования, датчик боковой скорости Vy через первый множитель подключен к входу второго множителя, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a11 из блока памяти, выход второго множителя подключен к первому входу второго сумматора, к второму входу первого множителя подключен датчик скорости хода Vx. Датчик угловой скорости ω через третий множитель подключен к входу четвертого множителя, выход четвертого множителя подключен к второму входу второго сумматора, к второму входу третьего множителя подключен датчик скорости хода Vx, к второму входу четвертого множителя подключен гидродинамический коэффициент a12 с блока памяти. Датчик угла перекладки руля δ через пятый множитель подключен к входу шестого множителя, выход шестого множителя подключен к третьему входу второго сумматора, к второму входу пятого множителя подключен выход седьмого множителя, к обоим входам которого подключен датчик скорости хода Vx, к второму входу шестого множителя подключен гидродинамический коэффициент a13 с выхода блока памяти, во втором сумматоре формируется правая часть первого уравнения математической модели движения судна (1):

где VxVy - продольная и поперечная скорость движения судна, поступают от датчиков Vx и Vy;

ω - угловая скорость, поступает от датчика ω;

δ - угол перекладки руля, поступает от датчика δ,

выход второго сумматора подключен ко второму входу первого блока суммирования, на выходе которого формируется невязка:

которая через блок коэффициента усиления идентификатора Ka11 подключается к первому входу третьего сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a11 с выхода блока памяти, в третьем сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

выход третьего сумматора подключен к первому входу блока сравнения.

Первый вход четвертого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора Ka12. подключается к выходу первого блока суммирования, к второму входу четвертого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a12 с блока памяти, в четвертом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

выход четвертого сумматора подключен к второму входу блока сравнения, первый вход пятого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора Ka13. подключен к выходу первого блока суммирования, к второму входу пятого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a13 с выхода блока памяти, в пятом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

выход пятого сумматора подключается к третьему входу блока сравнения, в блоке сравнения формируют модули разности корректированных оценок гидродинамических коэффициентов , полученных в данном цикле и коэффициентов a1i.0 предыдущего цикла вычисления гидродинамических коэффициентов:

.

где a11 0, a12 0, a13 0 - гидродинамические коэффициенты предыдущего цикла вычислений вводятся в блок сравнения из блока памяти, используя модули разностей в блоке сравнения формируют три неравенства:

если все три неравенства (6) удовлетворяются, то процесс идентификации оценок гидродинамических коэффициентов , , завершен (для первого уравнения математической модели движения судна (1)).

Аналогичным образом определяются и коэффициенты , , (для второго уравнения (1)).

Выход датчика углового ускорения dω/dt подключен к входу второго блока суммирования 5, к входам которого через шестой сумматор и множители также подключены:

- датчик боковой скорости Vy через первый множитель и восьмой множитель (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти),

- датчик угловой скорости ω через третий множитель и девятый множитель (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти,

- датчик скорости хода Vx через седьмой множитель (к второму входу которого подключен этот же датчик скорости хода Vx), пятый множитель (к второму входу которого подключен датчик перекладки руля δ и десятый множитель (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти).

На выходе второго блока суммирования таким образом формируется невязка:

которая через блок коэффициента усиления идентификатора Ka21 подключается к входу седьмого сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти,

В седьмом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента

выход седьмого сумматора подключается к четвертому входу блока сравнения.

Выход второго блока суммирования через блок коэффициента усиления идентификатора Ка22 подключается к входу восьмого сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент с блока памяти. В восьмом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

.

выход восьмого сумматора подключен к пятому входу блока сравнения.

Выход второго блока суммирования через блок коэффициента усиления идентификатора Ka23 подключен к входу девятого сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент с блока памяти. В девятом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

.

выход девятого сумматора подключен к шестому входу блока сравнения.

В блоке сравнения формируют модули разности корректированных гидродинамических коэффициентов , полученных в данном цикле и в предыдущем цикле вычисления:

.

где a21.0, a22.0, a23.0 - гидродинамические коэффициенты предыдущего цикла вычислений вводятся в блок сравнения из блока памяти,

В блоке сравнения три модуля разности (5a) используют для формирования трех неравенств

.

если все три неравенства (6а) удовлетворяются, то процесс идентификации величин оценок гидродинамических коэффициентов , закончен (для второго уравнения математической модели движения судна (1)).

Если все модули неравенств (три модуля (6) и три модуля(6а) удовлетворяются то процесс идентификации всех гидродинамических коэффициентов математической модели (1) успешно завершен. Если хотя бы один из шести модулей разности не удовлетворяет условию (6) или (6а), то значения оценок гидродинамических коэффициентов: , , , , из блока сравнения водят в блок памяти (вместо гидродинамических коэффициентов , , , , , ).

Через интервал времени Δt начинается следующий цикл формирования оценок гидродинамических коэффициентов , , , , , .

Через интервал времени m Δt, когда будут удовлетворяться оба условия (6) и (6а) одновременно, процесс идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна успешно завершается.

Построение и работа системы идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна.

На фиг. приведена блок-схема системы идентификации параметров математической модели движения судна которая включает: рулевой привод - 1, объект управления - судно - 2, блок задания маневра идентификации ϕзд - 3, датчики: бокового ускорения dVy/dt - 4, боковой скорости Vy - 5, скорости хода судна Vx - 6, угловой скорости ω - 7, угла перекладки руля δ - 8, углового ускорения dω/dt - 9, первый-десятый множители: 10, 33, 12, 32, 13, 31, 11, 34, 35, 36, первый-девятый сумматоры: 30, 14, 25, 24, 23, 15, 26, 27, 28, первый - 37 и второй - 38 блоки суммирования, первый-шестой блоки коэффициентов усиления идентификатора Ka11…Ka23 - 18, 17, 16, 19, 20, 21, блок памяти - 22, блок сравнения - 29, датчик угла курса ϕ - 31.

Реализовать рассматриваемую систему следует используя элементы цифровой техники и штатные судовые устройства (рулевой привод, датчики спутниковой навигационной системы…)

Процесс идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна начинается в момент времени to заданием прямоугольных периодических импульсов, которые формируются в блоке задания маневра идентификации - 3 и заданием начальных значений оценок гидродинамических коэффициентов: , , и , , . в блоке памяти - 22

Сигнал в виде прямоугольного импульса, амплитуда которого ϕзд. вводится на первый вход рулевого привода - 1, на второй вход которого вводятся сигналы с выхода первого сумматора 31. На вход первого сумматора - 30. подключены датчики: угла курса ϕ - 31, руля δ - 8 и угловой скорости ω - 7. В рулевом приводе - 1 формируется закон управления кормовым рулем:

Это приведет к отслеживанию судном угла курса ϕ=ϕзд, ϕзд, поступающего в рулевой привод - 1 с блока задания маневра идентификации ϕзд - 3.

В предложенной нами системе определяются оценки шести неизвестных гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна (см. (1)).

Выход датчика (бокового) ускорения dVy/dt - 4 подключен к входу первого блока суммирования - 37, к входу которого также подключены:

- датчик боковой скорости Vy - 5, через первый множитель - 10 (ко второму входу которого подключен датчик скорости хода Vx - 6,) и второй множитель - 33 (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22) и второй сумматор - 14,

- датчик угловой скорости ω - 7 через третий множитель - 12 (к второму входу которого подключен датчик скорости хода Vx - 6,) и четвертый множитель - 32 (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22),

- датчик Vx - 6 через седьмой множитель - 11 (ко второму входу которого подключен этот же датчик скорости хода Vx - 6), пятый множитель 13 (ко второму входу которого подключен датчик угла перекладки руля δ - 8 и шестой множитель - 31 (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22), на выходе первого блока суммирования - 37, таким образом формируется невязка:

Невязка вида (3а) с выхода первого блока суммирования - 37 через блок коэффициента усиления идентификатора Ka11 - 18 подключается к входу третьего сумматора - 25, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22. На выходе третьего сумматора - 25 формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента

которую вводят в блок сравнения 29.

Невязка вида (3а) с выхода первого блока суммирования - 37 через блок коэффициента усиления идентификатора - 17 подключена к входу четвертого сумматора - 24, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22.

На выходе четвертого сумматора - 24 формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента :

.

которая поступает в блок сравнения 29.

Невязка вида (3а) с выхода первого блока суммирования - 37 через блок коэффициента усиления идентификатора - 6 подключается к входу пятого сумматора - 23, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22.

На выходе пятого сумматора - 23 формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента

,

которая поступает в блок сравнения 29.

Аналогичным образом определяются и оценки коэффициентов , , . Выход датчика углового ускорения dω/dt - 9 подключен к первому входу второго блока суммирования - 38, ко второму входу которого через множители и шестой сумматор - 15 подключены:

- датчик боковой скорости Vy - 5 через первый множитель - 10 и восьмой множитель - 34 (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент с блока памяти - 22,

- датчик угловой скорости ω - 7 через третий множитель - 12 и девятый множитель -35 (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22,

- датчик угла перекладки руля δ - 8 через пятый множитель - 13 и десятый множитель - 36 (к второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22. На выходе второго блока суммирования - 38 таким образом формируется невязка:

Выход второго блока суммирования 38 с невязкой вида (3б) через блок коэффициента усиления идентификатора Ka21 - 19 подключается к входу седьмого сумматора 26, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22. На выходе седьмого сумматора - 26 формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента

,

которая поступает в блок сравнения 29.

Выход второго блока суммирования - 38 с невязкой вида (3б) через блок коэффициента усиления идентификатора Ka22 - 20 подключается к входу восьмого сумматора - 27, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22. На выходе восьмого сумматора - 27 формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента

,

которая поступает в блок сравнения 29.

Выход второго блока суммирования - 31 с невязкой вида (2a) через блок коэффициента усиления идентификатора Ka23 - 21 подключается к входу девятого сумматора - 28, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент: с блока памяти - 22.

На выходе девятого сумматора - 28 формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента .

.

которая поступает в блок сравнения 29.

В блоке сравнения - 29 оценки гидродинамических коэффициентов с выхода сумматоров - 23-28 и шести оценок гидродинамических коэффициентов из блока памяти - 22 используют для формирования модулей разности оценок гидродинамических коэффициентов:

.

Если все шесть модулей разности (56)удовлетворяют неравенствам:

,

то процесс идентификации гидродинамических коэффициентов прекращается и полученные оценки гидродинамических коэффициентов соответствуют заданной точности.

Если хотя бы одна из шести невязок (5б) не удовлетворяет неравенству (6б), то полученные в блоках 23-28 новые значения оценок гидродинамических коэффициентов: , , , , , вводят через блок суммирования - 29 в блок памяти - 22 системы вместо , , , , , и через интервал времени Δt процесс корректировки гидродинамических коэффициентов продолжается - повторяется весь рассмотренный выше цикл формирования невязок гидродинамических коэффициентов до момента времени mΔt, когда неравенства (6) и (6а) одновременно удовлетворяться.

Результаты моделирования

На фиг. представлены оценки и истинные значения параметров модели судна a11, a12, b1=a13, a21, a22, b2=a23 при скорости судна Vx=5m/c с использованием идентификационного режима «зигзаг».

Из рисунков следует, что процесс корректировки оценок гидродинамических коэффициентов занимает около шести минут (расхождение восстановленных оценок гидродинамических коэффициентов от истинных значений не более 10%).

Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна, содержащая рулевой привод, датчики: угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, первый сумматор и блок задания маневра идентификации ϕ, вход которого подключен к первому входу рулевого привода, ко второму входу которого подключен выход первого сумматора, к трем входам первого сумматора подключены выходы трех датчиков: угловой скорости ω, курса судна ϕ, угла перекладки руля δ, в рулевом приводе формируется закон управления рулем:dδ/dt=Кϕ(ϕ-ϕ)+Kω-Kδ,где ϕ - текущий курс судна, от датчика курса судна ϕ,ϕ - заданный курс, из блока задания маневра идентификации ϕ,ω - угловая скорость судна, от датчика угловой скорости ω,δ - угол перекладки руля, от датчика угла перекладки руля δ,dδ/dt - заданная скорость перекладки руля,отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок памяти, девять сумматоров, два блока суммирования, десять множителей, блок сравнения, датчики: боковой скорости V, скорости хода судна V, углового ускорения dω/dt и бокового ускорения dV/d, выход последнего подключен к первому входу первого блока суммирования, датчик боковой скорости V через первый множитель подключен к входу второго множителя, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a из блока памяти, выход второго множителя подключен к первому входу второго сумматора, ко второму входу первого множителя подключен датчик скорости хода V, датчик угловой скорости ω через третий множитель подключен к входу четвертого множителя, выход четвертого множителя подключен ко второму входу второго сумматора, ко второму входу третьего множителя подключен датчик скорости хода V, ко второму входу четвертого множителя подключен гидродинамический коэффициент a с блока памяти, датчик угла перекладки руля δ через пятый множитель подключен к входу шестого множителя, выход шестого множителя подключен к третьему входу второго сумматора, ко второму входу пятого множителя подключен выход седьмого множителя, к обоим входам которого подключен датчик скорости хода V, ко второму входу шестого множителя подключен гидродинамический коэффициент a с выхода блока памяти, во втором сумматоре формируется правая часть первого уравнения математической модели движения судна: ,где VV - продольная и поперечная скорость движения судна, поступают от датчиков V и V;ω - угловая скорость, поступает от датчика ω;δ - угол перекладки руля, поступает от датчика δ,выход второго сумматора подключен ко второму входу первого блока суммирования, на выходе которого формируется невязка: ,которая через блок коэффициента усиления идентификатора K подключается к первому входу третьего сумматора, ко второму входу которого подключен гидродинамический коэффициент a с выхода блока памяти, в третьем сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента : ,выход третьего сумматора подключен к первому входу блока сравнения,первый вход четвертого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора K подключается к выходу первого блока суммирования, ко второму входу четвертого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a с блока памяти, в четвертом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента : ,выход четвертого сумматора подключен ко второму входу блока сравнения, первый вход пятого сумматора через блок коэффициента усиления идентификатора K подключен к выходу первого блока суммирования, ко второму входу пятого сумматора подключен гидродинамический коэффициент a с выхода блока памяти, в пятом сумматоре формируется оценка корректированного гидродинамического коэффициента : ,выход пятого сумматора подключается к третьему входу блока сравнения, в блоке сравнения формируют модули разности корректированных оценок, гидродинамических коэффициентов , полученных в данном цикле и коэффициентов a предыдущего цикла вычисления гидродинамических коэффициентов: где a, a, a - гидродинамические коэффициенты предыдущего цикла вычислений, вводятся в блок сравнения из блока памяти, используя модули разностей в блоке сравнения, формируют три неравенства: , СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 181-190 из 284.
10.05.2018
№218.016.4378

Способ измерения уровня и проводимости электропроводящей среды и устройство для его осуществления

Изобретения относятся к электрическим методам измерения и предназначены для определения уровня и проводимости электропроводящей жидкости в резервуарах в условиях неконтролируемого изменения ее проводимости. Предлагаемый способ измерения и устройство для его осуществления позволяют исключить эту...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649672
Дата охранного документа: 04.04.2018
10.05.2018
№218.016.470b

Способ измерения внутреннего диаметра металлической трубы

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения внутреннего диаметра металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве, в том числе при их производстве, например, по методу центробежного литья на металлургических,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650605
Дата охранного документа: 16.04.2018
10.05.2018
№218.016.4741

Бесконтактный радиоволновый способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости в емкости. Технический результат - повышение точности в предлагаемом способе измерения уровня жидкости в емкости достигается тем, что в сторону поверхности жидкости по нормали к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650611
Дата охранного документа: 16.04.2018
10.05.2018
№218.016.491d

Гибридный летательный аппарат

Изобретение относится к области воздухоплавательной техники. Гибридный летательный аппарат содержит оболочку и двигатели с воздушными винтами. Оболочка выполнена в форме тора и имеет внутренний жесткий каркас, при этом в центральном отверстии тора, перпендикулярно плоскости каркаса, установлена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651305
Дата охранного документа: 19.04.2018
29.05.2018
№218.016.55cb

Устройство для измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение предназначено для измерения уровня жидких и сыпучих веществ в открытых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в открытых технологических емкостях металлургического производства. Техническим результатом является расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654362
Дата охранного документа: 17.05.2018
29.05.2018
№218.016.5686

Способ искусственной перекачки физиологической жидкости

Изобретение относится к кардиологии и может быть использовано для перекачивания крови. Способ осуществляется с помощью насоса, в котором используют волнообразное движение текучей среды в замкнутом объеме, создаваемое сжатием и растяжением пьезоэлементов путем подачи переменного трехфазного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654618
Дата охранного документа: 21.05.2018
29.05.2018
№218.016.5721

Устройство для измерения массового расхода жидких и сыпучих сред

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения расхода жидких и сыпучих сред в трубопроводах, в частности при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Устройство содержит генератор СВЧ, передающую и приемную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654929
Дата охранного документа: 23.05.2018
29.05.2018
№218.016.5768

Способ измерения массового расхода жидких и сыпучих сред

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения расхода жидких и сыпучих сред в трубопроводах, в частности при трубопроводной транспортировке нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Технический результат - повышение точности измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654926
Дата охранного документа: 23.05.2018
29.05.2018
№218.016.5772

Устройство для контроля и измерения сопротивления изоляции

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерениям сопротивления изоляции электрических сетей любого рода тока. Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение быстродействия и расширение функциональной возможности. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654917
Дата охранного документа: 23.05.2018
29.05.2018
№218.016.5787

Устройство для измерения оборотов диска индукционного счетчика

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Устройство для измерения оборотов диска индукционного счетчика содержит источник электрической сети, соединенный с входами катушки напряжения и токовой катушки, вращающейся между ними алюминиевый диск и постоянный магнит, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654919
Дата охранного документа: 23.05.2018
Показаны записи 181-190 из 191.
15.03.2019
№219.016.e074

Способ управления движением корабля по глубине

Изобретение относится к области судовождения и касается автоматического управления движением корабля без хода в вертикальной плоскости. Способ базируется на двух этапах программного управления с использованием датчика и задатчика глубины, блока задания, в котором формируют заданный сигнал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002392183
Дата охранного документа: 20.06.2010
15.03.2019
№219.016.e14d

Способ управления сближением корабля с подвижной целью

Изобретение относится к области судовождения. Способ управления сближением корабля с целью базируется на использовании системы автоматического управления движением корабля по путевому углу. Величина заданного значения путевого угла формируется как угол пеленга (азимута) - φ плюс приращение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002467917
Дата охранного документа: 27.11.2012
20.03.2019
№219.016.e6d8

Устройство управления движением судна

Изобретение относится к области управления движением судна, в частности специальным судном, которое оборудовано сбрасываемыми объектами. Устройство содержит датчик угла дифферента, задатчик угла дифферента, датчик угловой скорости, датчик положения руля, выходы которых подключены к первому,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002306239
Дата охранного документа: 20.09.2007
04.04.2019
№219.016.fc9a

Способ автоматизированного проектирования структуры системы управления движением корабля

Изобретение относится к области автоматизации управления процессом проектирования законов управления и структуры систем управления судов и кораблей с использованием вычислительных средств. Заявленный способ позволяет ускорить процесс проектирования систем автоматического управления движением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002423286
Дата охранного документа: 10.07.2011
10.04.2019
№219.016.ff4f

Вакуумная охлаждаемая ловушка

Предлагаемое изобретение относится к вакуумной технике, преимущественно к заливным ловушкам, охлаждаемым жидким криогенным продуктом. Вакуумная охлаждаемая ловушка содержит вертикальный корпус, снабженный входным и выходным патрубками, размещенный в корпусе сосуд с криогенной жидкостью и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002278716
Дата охранного документа: 27.06.2006
10.04.2019
№219.017.06a8

Аппаратура управления движением корабля с блоком диагностики

Изобретение относится к автоматическому управлению движением корабля. Аппаратура управления движением корабля с блоком диагностики содержит измерительный модуль, блок диагностики, рулевую систему, модуль задания угла курса, модуль вычислителя системы, переключатель и электронную модель модуля...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002420424
Дата охранного документа: 10.06.2011
19.04.2019
№219.017.31db

Способ автоматического управления движением судна

Изобретение относится к области судовождения, в частности к автоматическому управлению движением судна. Способ использует сигналы текущего путевого угла от приемника спутниковой навигационной системы и заданного значения путевого угла от блока заданного маршрута, которые совместно с сигналами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002452655
Дата охранного документа: 10.06.2012
29.04.2019
№219.017.418a

Способ выбора исполнительных средств в системе расхождения судна с встречным объектом

Изобретение относится к области судовождения, в частности к автоматическому управлению движением судна при расхождении со встречным объектом. Для выбора исполнительных средств в системе расхождения судна с встречным объектом используют радар, регулятор оборотов гребного винта, рулевой привод,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002383463
Дата охранного документа: 10.03.2010
09.05.2019
№219.017.4c6c

Способ управления движением корабля с диагнозом сбоев

Изобретение относится к технике управления движением корабля. Согласно предложенному способу производят непрерывное диагностирование исправности работы отдельных модулей системы автоматического управления движением (САУД) корабля и выявляют неисправности в работе измерительного блока САУД. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002394721
Дата охранного документа: 20.07.2010
09.05.2019
№219.017.4c98

Устройство программного управления движением судна

Изобретение относится к области судостроения, в частности к системам управления движением судна. Устройство содержит датчик угла дифферента, задатчик угла дифферента, датчик угловой скорости, суммирующий усилитель, рулевой привод, командный блок и программный блок, выходы датчика угла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002312789
Дата охранного документа: 20.12.2007
+ добавить свой РИД