СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 4
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АПА 7
ГЛАВА 2. СИСТЕМА ДИНАМИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ АПА 10
2.1. Структура системы динамического позиционирования 10
2.2. Определение дополнительного слагаемого в управлении 13
2.3. Обеспечение экономичного режима работы регулятора 16
2.3.1. Случай одной доминирующей частоты волнового спектра 16
2.3.2. Случай конечного числа доминирующих частот волнового спектра 21
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ В СРЕДЕ SIMULINK 25
ВЫВОДЫ 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 31
ПРИЛОЖЕНИЯ 33
Автономные подводные аппараты (АПА) широко используются для проведения океанографических исследований, обезвреживания морских мин и разведки дна в мелководной зоне. Мелководная зона в среднем определяется глубиной воды до 10 метров. Типичная миссия состоит в слежении аппарата за неизвестным дном на желаемой высоте при воздействии на него волн и течений. Некоторые аппараты поддерживают функцию стыковки с автономной станцией для передачи данных и подзарядки аккумуляторов . При исследовании морского дна часто необходимо получение детальной информации, для чего аппарат необходимо зафиксировать в определенной точке для многократного получения данных и более точной дальнейшей их оценки. Указанные режимы работы подразумевают стабилизацию аппарата в заданной точке. Для этого используются системы динамического позиционирования — комплекс аппаратного и программного обеспечения, предназначенный для перевода аппарата в желаемом положение в пространстве.
Основные проблемы, которые возникают при создании систем динамического позиционирования, — отсутствие измерений скорости аппарата и воздействие шумов на измерения положения и ориентации, приводящие к увеличению амплитуды управляющего сигнала и, как следствие, изнашиванию приводов. В данной работе предложен метод построения системы динамического позиционирования, в функции которой входят, во-первых, восстановление скорости аппарата на основе его положения и ориентации, во - вторых, формирование управления, устанавливающее аппарат в заданном положении, имеет небольшую амплитуду при воздействии высокочастотных внешних возмущений, обеспечивает астатизм замкнутой системы, обладает до статочно простой структурой.
В ходе выполнения проведенных исследований получены следующие основные результаты, которые выносятся на защиту:
1. Рассмотрена модель автономного подводного аппарата в мелководной зоне и предложено усовершенствование системы динамического позиционирования, разработанной в [8], [9], путем введения поправки.
2. Получены условия, при которых введенная поправка не нарушает динамических свойств исходной системы, а также доставляет экономичный режим работы приводов при известных доминирующих частотах волнового спектра и астатизм замкнутой системы.
3. Разработан компьютерный имитационный моделирующий комплекс, в котором реализована работа полученной системы.
4. Для конкретного аппарата, управляемого в режиме динамического позиционирования, проведен анализ его переходного процесса и интенсивности работы управляющих компонентов и сделаны выводы о преимуществах системы с введенной поправкой.
