Введение 3
Постановка задачи 4
Обзор литературы 5
Глава 1. Модель объекта 6
1.1 NPS AUV II 6
1.2 Математическая модель и её линеаризация 6
Глава 2. Формирование управления в модели 10
2.1 Стабилизация 10
2.2 Прохождение заданного пути 13
Глава 3. Практическая реализация 18
3.1 Simulink - модель объекта 18
3.2 Попадание в точку 19
3.3 Прохождение последовательности точек 20
3.4 Скоростной закон управления и обеспечение астатизма 23
Выводы 25
Заключение 26
Список литературы 27
В наши дни актуально всё, что связано с морскими подвижными объектами (МПО) – моделирование, управление, решение различных задач управляемости/наблюдаемости/стабилизации. В особенности, это касается вопросов, связанных с функционированием небольших объектов – автономных необитаемых подводных аппаратов, интенсивно задействованных в решении различных задач, решаемых в водном пространстве Земли. Выбрано это направление, потому что возник интерес в нахождении ответов на возникающие вопросы и решении ряда задач, а также в использовании приобретенных знаний в дальнейшем.
Технологический прогресс, развитие технических возможностей и автоматизированных методов судовождения позволяют решать задачи по оптимизации прохождения МПО по точно прогнозируемой траектории, что приводит к:
1) увеличению автономности судов – того предела, который характеризуется продолжительностью нахождения судна в море без дозаправки топливом.
2) запуску автономного МПО, что представляется логичным будущим морской индустрии.
Задачи усложнились по мере исключения участия человека непосредственно из управления морским судном. Чтобы решать задачи для автономных морских объектов в целом, важно сначала научиться их решать для более простых морских объектов, один из которых и был выбран для данной работы (в нашем случае рассматривается автономный необитаемый подводный аппарат).
В настоящей работе исследуются вопросы моделирования и управления автономными подводными аппаратами на примере конкретного аппарата AUV NPS II. Для изучения особенностей поведения и математического описания движения аппарата использована существующая нелинейная математическая модель его движения, получены линейные модели, упрощенно описывающие боковое и продольное движение аппарата. Для разработки алгоритма прохождения аппарата по пути, заданному точками на плоскости, сформированы стабилизирующие законы управления отдельно боковым движением и продольным в вертикальной плоскости. Для реализации законов управления сформированы наблюдатели, формирующие оценки используемых компонент вектора состояния. В результате на основе стабилизирующего заданное отклонение по курсу закона управления предложен алгоритм, обеспечивающий прохождение через заданные путевые точки на плоскости. При этом закон управления обеспечивает нулевую статическую ошибку по отклонению курса, соответствующему текущей целевой точке. Путем проведения в среде MATLAB-Simulink моделирования подтверждена работоспособность предложенной схемы движения.
Дальнейшая работа в рамках выбранной темы предполагает решение различных вопросов, связанных с иным способом задания пути, движения по заданному пути в пространстве, учетом различных дополнительных особенностей движения.
