Помощь студентам в учебе
Система управления движением телеуправляемого подводного аппарата
|
ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 16
1 Теоретические основы управления необитаемыми подводными
аппаратами 16
1.1 Понятие необитаемого подводного аппарата 16
1.1.1 Конструкция и классификация НПА 16
1.1.2 Г идродинамика НПА 21
1.1.2.1 Характеристики НПА 21
1.1.2.2 Параметры движения НПА 22
1.1.2.3 Гидродинамические параметры НПА 24
1.1.3 Система управления движением НПА 26
2 Текущее состояние проблемы 29
2.1 Проблемы использования НПА 29
2.2 Проблемы проектирования СУ движением НПА и известные
способы их решения 30
3 Построение математической модели системы 33
3.1 Построение математических моделей объектов управления 33
3.1.1 Изменение скорости движения НПА и глубины погружения 36
3.1.2 Изменение курса НПА 38
3.1.3 Изменение дифферента НПА 39
3.1.4 Изменение крена НПА 40
4 Разработка методик синтеза регуляторов САУ с интервальными
параметрами 42
4.1 Синтез робастных регуляторов 45
4.1.1 Разработка методики размещения одного вещественного интервального доминирующего полюса 45
4.1.2 Числовой пример размещения одного вещественного
интервального доминирующего полюса 47
4.1.3 Разработка методики размещения пары комплексносопряженных интервальных доминирующих полюсов 50
4.2 Синтез адаптивно-робастных регуляторов 52
4.2.1 Разработка методики адаптивной стабилизации одного
вещественного доминирующего полюса 53
4.2.2 Числовой пример адаптивной стабилизации положения одного
вещественного доминирующего полюса 55
4.2.3 Разработка методики адаптивной стабилизации пары
комплексно-сопряженных доминирующих полюсов 58
4.2.4 Числовой пример адаптивной стабилизации пары комплексносопряженных полюсов 60
5 Разработка системы управления движением ТНПА 64
5.1 Разработка структуры СУ движением 65
5.2 Разработка блока задатчика 67
5.3 Разработка блока распределения упоров движителей и
мультиплексирование движителей 68
5.4 Синтез регуляторов контуров регулирования системы 71
5.4.1 Расчет гидродинамических параметров ТНПА 71
5.4.2 Синтез регуляторов СУ движением ТНПА 77
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 82
6.1 Организация и планирование работ 82
6.1.1 Продолжительность этапов работ 84
6.1.2 Расчет накопления готовности проекта 90
6.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 91
6.2.1 Расчет расходов на материалы и покупные изделия 91
6.2.2 Расчет заработной платы 92
6.2.3 Расчет затрат на взносы во внебюджетные фонды 93
6.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 94
6.2.5 Расчет амортизационных расходов 95
6.2.6 Расчет прочих расходов 95
6.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 96
6.2.8 Расчет прибыли, НДС и цены разработки НИР 96
6.3 Оценка экономической эффективности проекта 97
6.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 97
7 Социальная ответственность 100
7.1 Производственная безопасность 100
7.1.1 Микроклимат 102
7.1.2 Шум 104
7.1.3 Электромагнитное излучение 106
7.1.4 Освещенность 107
7.1.5 Электрический ток 108
7.2 Экологическая безопасность 110
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 111
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 111
7.4.1 Правовые вопросы охраны труда 111
7.4.2 Организационные вопросы обеспечения безопасности 112
13
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА 117
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 119
Приложение A 123
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 16
1 Теоретические основы управления необитаемыми подводными
аппаратами 16
1.1 Понятие необитаемого подводного аппарата 16
1.1.1 Конструкция и классификация НПА 16
1.1.2 Г идродинамика НПА 21
1.1.2.1 Характеристики НПА 21
1.1.2.2 Параметры движения НПА 22
1.1.2.3 Гидродинамические параметры НПА 24
1.1.3 Система управления движением НПА 26
2 Текущее состояние проблемы 29
2.1 Проблемы использования НПА 29
2.2 Проблемы проектирования СУ движением НПА и известные
способы их решения 30
3 Построение математической модели системы 33
3.1 Построение математических моделей объектов управления 33
3.1.1 Изменение скорости движения НПА и глубины погружения 36
3.1.2 Изменение курса НПА 38
3.1.3 Изменение дифферента НПА 39
3.1.4 Изменение крена НПА 40
4 Разработка методик синтеза регуляторов САУ с интервальными
параметрами 42
4.1 Синтез робастных регуляторов 45
4.1.1 Разработка методики размещения одного вещественного интервального доминирующего полюса 45
4.1.2 Числовой пример размещения одного вещественного
интервального доминирующего полюса 47
4.1.3 Разработка методики размещения пары комплексносопряженных интервальных доминирующих полюсов 50
4.2 Синтез адаптивно-робастных регуляторов 52
4.2.1 Разработка методики адаптивной стабилизации одного
вещественного доминирующего полюса 53
4.2.2 Числовой пример адаптивной стабилизации положения одного
вещественного доминирующего полюса 55
4.2.3 Разработка методики адаптивной стабилизации пары
комплексно-сопряженных доминирующих полюсов 58
4.2.4 Числовой пример адаптивной стабилизации пары комплексносопряженных полюсов 60
5 Разработка системы управления движением ТНПА 64
5.1 Разработка структуры СУ движением 65
5.2 Разработка блока задатчика 67
5.3 Разработка блока распределения упоров движителей и
мультиплексирование движителей 68
5.4 Синтез регуляторов контуров регулирования системы 71
5.4.1 Расчет гидродинамических параметров ТНПА 71
5.4.2 Синтез регуляторов СУ движением ТНПА 77
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 82
6.1 Организация и планирование работ 82
6.1.1 Продолжительность этапов работ 84
6.1.2 Расчет накопления готовности проекта 90
6.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 91
6.2.1 Расчет расходов на материалы и покупные изделия 91
6.2.2 Расчет заработной платы 92
6.2.3 Расчет затрат на взносы во внебюджетные фонды 93
6.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 94
6.2.5 Расчет амортизационных расходов 95
6.2.6 Расчет прочих расходов 95
6.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 96
6.2.8 Расчет прибыли, НДС и цены разработки НИР 96
6.3 Оценка экономической эффективности проекта 97
6.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 97
7 Социальная ответственность 100
7.1 Производственная безопасность 100
7.1.1 Микроклимат 102
7.1.2 Шум 104
7.1.3 Электромагнитное излучение 106
7.1.4 Освещенность 107
7.1.5 Электрический ток 108
7.2 Экологическая безопасность 110
7.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 111
7.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 111
7.4.1 Правовые вопросы охраны труда 111
7.4.2 Организационные вопросы обеспечения безопасности 112
13
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА 117
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 119
Приложение A 123
Данная работа посвящена синтезу системы автоматического управления движением телеуправляемого подводного необитаемого аппарата. Объектом исследования является технология проектирования САУ движением подводных аппаратов.
В ходе выполнения работы была построена математическая модель процесса движения подводного аппарата в вязкой жидкости, разработаны методики синтеза регуляторов для систем автоматического управления с интервальными параметрами, проведен параметрический синтез регуляторов системы управления движением телеуправляемого подводного аппарата.
Научная новизна работы заключается в подходе к построению математической модели процесса движения подводного аппарата и оценке его гидродинамических параметров, а также в применении новых методик синтеза регуляторов. Используемый подход к построению модели системы позволяет значительно сократить объем экспериментальных данных, необходимых для ее настройки. Применяемые методики синтеза позволяют упростить структуру системы без потери качества работы.
Результаты работы представлены на всероссийских и международных конференциях и изложены в публикациях в изданиях, индексируемых РИНЦ и Scopus.
В ходе выполнения работы была построена математическая модель процесса движения подводного аппарата в вязкой жидкости, разработаны методики синтеза регуляторов для систем автоматического управления с интервальными параметрами, проведен параметрический синтез регуляторов системы управления движением телеуправляемого подводного аппарата.
Научная новизна работы заключается в подходе к построению математической модели процесса движения подводного аппарата и оценке его гидродинамических параметров, а также в применении новых методик синтеза регуляторов. Используемый подход к построению модели системы позволяет значительно сократить объем экспериментальных данных, необходимых для ее настройки. Применяемые методики синтеза позволяют упростить структуру системы без потери качества работы.
Результаты работы представлены на всероссийских и международных конференциях и изложены в публикациях в изданиях, индексируемых РИНЦ и Scopus.
В ходе выполнения данной работы был освоен процесс проектирования систем автоматического управления движением НПА. Поставленная цель, а именно - выполнить параметрический синтез регуляторов СУ движением ТНПА, достигнута. Для достижения цели был решен ряд задач: разработана структура математической модели процесса движения НПА; на основании имитационного моделирования обтекания корпуса НПА рассчитаны значения гидродинамических параметров; разработаны методики синтеза регуляторов для систем с интервальными параметрами; в качестве примера применения разработанных математической модели и методик была решена задача параметрического синтеза регуляторов СУ движением ТНПА.
Синтезированная система обладает хорошим качеством регулирования: переходные процессы - апериодические, перерегулирование не превышает 5%, время регулирования не превышает 5 с.
В процессе решения задачи параметрического синтеза было выяснено, что обеспечение желаемого качества регулирования параметров движения НПА не всегда может быть выполнено с помощью робастных регуляторов. Планируется улучшить качество работы системы, применив разработанную методику синтеза адаптивно-робастных регуляторов.
В дальнейшем также требуется исследовать взаимовлияние каналов регулирования системы и учесть его в математической модели процесса движения НПА.
Синтезированная система обладает хорошим качеством регулирования: переходные процессы - апериодические, перерегулирование не превышает 5%, время регулирования не превышает 5 с.
В процессе решения задачи параметрического синтеза было выяснено, что обеспечение желаемого качества регулирования параметров движения НПА не всегда может быть выполнено с помощью робастных регуляторов. Планируется улучшить качество работы системы, применив разработанную методику синтеза адаптивно-робастных регуляторов.
В дальнейшем также требуется исследовать взаимовлияние каналов регулирования системы и учесть его в математической модели процесса движения НПА.
Подобные работы
- Система управления манипуляторами подводного робота “Odyssey”
Магистерская диссертация, технология производства продукции. Язык работы: Русский. Цена: 6400 р. Год сдачи: 2017 - Разработка и исследование программно-аппаратного комплекса определения ходовых характеристик подводных аппаратов в условиях мелководного полигона
Магистерская диссертация, автоматика и управление. Язык работы: Русский. Цена: 4955 р. Год сдачи: 2018 - РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЫМИ
БУКСИРОВЩИКАМИ
Магистерская диссертация, автоматика и управление. Язык работы: Русский. Цена: 4750 р. Год сдачи: 2018 - Компьютерное моделирование процессов управления движением подводных роботов-манипуляторов
Магистерская диссертация, модели данных. Язык работы: Русский. Цена: 5500 р. Год сдачи: 2018 - Математическое моделирование процессов укладки кабеля под водой
Дипломные работы, ВКР, математика. Язык работы: Русский. Цена: 4270 р. Год сдачи: 2019 - ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ПРЕЦИЗИОННОГО ТОЧЕЧНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В НАВИГАЦИИ МОРСКИХ ДРОНОВ
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4210 р. Год сдачи: 2017