Математическая модель резервной системы управления движением малогабаритного подводного аппарата
Математическая модель резервной системы управления движением малогабаритного телеуправляемого подводного аппарата, обеспечивающей его маневрирование в автономном режиме управления при использовании минимального числа измерителей кинематических параметров.
Рубрика | Экономико-математическое моделирование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.10.2018 |
Размер файла | 464,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РЕЗЕРВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МАЛОГАБАРИТНОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА
И.С. ПЫТКИНА,
Ю.И.ЖУКОВ
Первый вариант математической модели был отнесен к “эталонному”, так как в нем использовались “идеальные”, линейные модели измерителей кинематических параметров.
Целью исследования эталонной модели является выбор таких управляющих функций и их параметров, которые обеспечивали бы решение задачи возврата МПА в точку его старта при переходе в режим автономного движения.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Разработать и реализовать модель движения МПА в вертикальной плоскости с использованием только одного измерителя угловой скорости.
2. Разработать и реализовать модель выхода МПА на рабочую глубину с использованием информации о дифференте и измерителя глубины.
3. Создать блочный вариант структуры модели для упрощения исследований сложных режимов движения МПА.
4. Разработать и реализовать модель возврата МПА в точку потери контакта с оператором при движении в горизонтальной плоскости.
5. Создать и реализовать модель управляемого движения МПА с использованием статических характеристик измерителей кинематических параметров
Основная часть
Эталонная математическая модель управляемого движения МПА в вертикальной плоскости имеет вид (1).
Решение первых 4-х уравнений системы позволяет получить информацию о параметрах малогабаритного подводного аппарата (МПА), которые могут быть использованы в управляющих функциях в качестве измеряемых величин. С учетом требований задания в качестве измеряемого параметра для управления движением МПА в вертикальной плоскости можно использовать проекцию вектора угловой скорости на ось Z, связанной с МПА декартовой системы координат.
Альтернативой такому подходу может служить использование в качестве функции управления МПА предпоследнего уравнения системы. Здесь, кроме уже названной измеряемой величины может быть использована вычисляемая величина, как решение 3-го уравнения системы.
Где б(t) - угол атаки; щz(t) - проекция угловой скорости на ось Z; (t) - дифферент; (t)- глубина; Г - угол перекладки руля; b11, b12, b13, b14, b21, b22, b23, b24 - весовые, гидродинамические и габаритные характеристики МПА; б0, щ0, 0, 0, - начальные характеристики движения МПА; K, Kz - коэффициенты.
Уравнения отображения траектории движения МПА в вертикальной плоскости имеют вид:
Где (t) - поперечная координата в стартовой системе.
Решение этих уравнений позволяет построить траекторию движения МПА в вертикальной плоскости в стартовой системе координат. Такая траектория позволяет наглядно контролировать результат маневрирования МПА в вертикальной плоскости, как реакцию объекта на действие соответствующего управления.
Если выполнять требование по использованию на борту МПА минимального числа измерителей, то структурная схема моделирования управляемого движения МПА в вертикальной плоскости имеет вид рис.1.
Рис. 1. Структурная схема моделирования управляемого движения МПА в вертикальной плоскости с использованием эталонной модели
Результат исследования этого режима движения МПА представлен на рис.2.
Рис. 2. Траектория движения МПА в вертикальной плоскости с использованием эталонной модели
При исследовании моделей сложной структуры желательно выделить функционально законченные ее разделы и представить их в виде субмоделей (рис.3) с указанием на них только входных и выходных переменных.Такая разновидность структурной схемы, аналогичная схеме, представленной на рис.1, имеет вид рис.3.
Блок MOU этой схемы является источником информации о текущих кинематических параметрах подводного аппарата. Структура модели предназначенной для построения траектории движени МПА изображается на схеме (см. рис.3) блоком с идентификатором traektoria.
Рис. 3. Структурная схема для исследования движения МПА в вертикальной плоскости
Структура модели, обеспечивающей формирование управляющей функции для исследуемого режима движения МПА отображается на рис.3 остальными блоками, кроме MOU и traektoria.
Математическая модель задачи параметрического анализа РСУД при движении МПА в вертикальной плоскости включает модели измерителей-преобразователей кинематических параметров в явном виде (4).
Структурная схема моделирования управляемого движения МПА в вертикальной плоскости с использованием моделей измерителей-преобразователей кинематических параметров приведена на рис.4.
Результат моделирования этого режима управляемого движения МПА в вертикальной плоскости аналогичен представленому на рис.2 и позволяет сделать вывод, что рассмотренный режим маневрирования МПА может быть реализован с использованием на борту МПА только одного измерителя угловой скорости.
Достигнуть стабилизации глубины МПА при таком управлении не удается, поэтому потребовалось использовать информацию об измеряемом значении текущей глубины, а также данные о вычисленном значении дифферента МПА.
Рис. 4.Структурная схема моделирования управляемого движения МПА в вертикальной плоскости с использованием статических характеристик измерителей-преобразователей
На рис.5 представлена структурная схема моделирования управляемого движения МПА в вертикальной плоскости с использованием эталонной модели.
Рис. 5. Структурная схема моделирования управляемого движения МПА в вертикальной плоскости с использованием эталонной модели
Траектория маневрирования МПА в вертикальной плоскости с использованием различных управляющих функций приведена на рис.6.
Рис. 6 Траектория маневрирования МПА по глубине
Для реализации трех режимов движения МПА, представленных на рисунке 4, использованы следующие три разновидности управляющих функций (5):
Наклонными стрелками в формулах (5) обозначены измеряемые кинематические параметры МПА: дифферент, угловая скорость и глубина движения.
Эталонная модель управляемого движения МПА в горизонтальной плоскости имеет вид:
Где (t) - угол курса; щ(t) - проекция угловой скорости на ось Y; в(t) - текущее значение угла дрейфа МПА.
a11, a12, a13, a14, a21, a22, a23, a24 - весовые, габаритные и гидродинамические характеристики МПА; ж(t) - текущее значение поперечной координаты в стартовой системе.
Решение этой системы дифференциальных уравнений может быть получено с использованием модели, структурная схема которой приведена на рис.7:
Рис. 7. Структурная схема моделирования управляемого движения МПА в горизонтальной плоскости
На рис.8 представлена траектория возврата МПА в точку, где была потеряна связь с оператором при использовании эталонной модели с идеальными измерителями кинематических параметров.
Рис. 8. Траектория возврата МПА в точку потери связи с оператором
Заключение
1. Использование в управляющей функции только одного измеренного значения угловой скорости не позволило осуществить требуемую точность стабилизации движения МПА по глубине.
2. Проблема стабилизации рабочей глубины движения МПА решена использованием измерителя глубины, а выход на заданную глубину осуществляется с использованием вычисляемого значения дифферента МПА.
3. Для движения по замкнутой траектории в горизонтальной плоскости в случае потери контакта с оператором используются фиксируемые при исходном движении параметры, характеризующие стабилизируемые значения курса и угловой скорости МПА, а также время стабилизации этих параметров.
4. Ввод в исследуемую модель статических характеристик измерителей кинематических параметров МПА позволил выработать первоначальные требования к датчикам системы управления движением, обеспечивающим требуемую точность маневрирования аппарата в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Литература
малогабаритный телеуправляемый подводный маневрирование
1. Жуков, Ю.И. Компьютерное моделирование морских автоматических средств движения. - СПб: Изд-во СПбГМТУ, 2013. - 167с.
2. Самоходные необитаемые подводные аппараты / под ред. Иконникова, И.Б. - Л.: Изд-во Судостроение, 1986. - 263с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Построение модели управления запасами в условиях детерминированного спроса. Методы и приемы определения оптимальных партий поставки для однопродуктовых и многопродуктовых моделей. Определение оптимальных параметров системы управления движением запасов.
реферат [64,5 K], добавлен 11.02.2011Структура многоуровневой системы. Математическая модель конфликтной ситуации с выбором описания и управляющих сил. Понятия стабильности и эффективности. Оценка конкурентоспособности производственного предприятия на основе статической модели олигополии.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 23.09.2013Линеаризация математической модели регулирования. Исследование динамических характеристик объекта управления по математической модели. Исследование устойчивости замкнутой системы управления линейной системы. Определение устойчивости системы управления.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.08.2013Описание объекта регулирования температуры жидкости на выходе теплообменника. Составление математической логической аналитической модели системы автоматического управления. Исследование типа и рационального значения параметров настройки регулятора.
курсовая работа [232,3 K], добавлен 22.03.2015Понятие и структура интеллектуальной системы. Математическая теория нечетких множеств. Причины распространения системы Fuzzy-управления. Предпосылки для внедрения нечетких систем управления. Принципы построения системы управления на базе нечеткой логики.
реферат [68,3 K], добавлен 31.10.2015Организационно-экономическая характеристика ООО "Сим-Авто". Система управления персоналом и трудовой потенциал. Экономико-математическая модель объема выручки. Оценка эффективности мероприятий по улучшению системы управления персоналом предприятия.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 22.09.2011Суть характеристики межотраслевых производственных взаимосвязей в экономике страны, их экономико-математическая балансовая модель, выражение в денежной и натуральной формах. Отражение промежуточного потребления и системы производственных связей и ВВП.
контрольная работа [30,9 K], добавлен 14.01.2010Для того чтобы предприниматель смог правильно вложить деньги в строительство новой бензоколонки, он должен знать, сколько автомашин будет ежедневно заправляться на этой колонке. Для этого разрабатывается экономико-математическая модель бензоколонки.
лабораторная работа [173,7 K], добавлен 07.01.2009Движение системы в переменных пространства состояний. Переходные процессы в системе. Ступенчатые воздействия по каналам управления. Устойчивость и неустойчивость линейной многомерной системы. Характер движения динамической системы. Матрица управляемости.
реферат [76,0 K], добавлен 26.01.2009Модель развития многоотраслевой экономики Леонтьева для двух отраслей. Математические модели объекта управления. Свойства системы, процессы в объекте управления. Законы управления для систем с обратной связью. Структурная схема системы с регулятором.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 30.12.2013Математическая модель конфликтной ситуации. Принципы конфликтного взаимодействия. Понятия стабильности и эффективности. Определения стабильности и эффективности. Общая характеристика подходов к моделированию олигополии в данной работе, понятие спроса.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 23.09.2013Понятие системы управления, ее назначение и целевые функции. Суть параметрического метода исследования на основе научного аппарата системного анализа. Проведение исследования системы управления на предприятии "Атлант", выявление динамики объема продаж.
курсовая работа [367,1 K], добавлен 09.06.2010Статистический анализ в Excel. Очистка информации от засорения, проверка закона распределения, корреляционный и регрессионный анализ двумерной и трехмерной модели. Математическая модель и решение задачи оптимального управления экономическим процессом.
контрольная работа [447,2 K], добавлен 04.11.2009Нечеткие множества. Основные понятия нечеткой логики, необходимые для моделирования процессов мыслительной деятельности человека. База правил. Формы многоугольных функций принадлежности. Гауссова функция. Системы нечеткого вывода в задачах управления.
реферат [844,8 K], добавлен 16.07.2016Анализ линейного стационарного объекта управления, заданного передаточной функцией. Получение математической модели в пространстве состояний линейного стационарного объекта управления, заданного передаточной функцией. Метод параллельной декомпозиции.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 23.02.2010Математическое моделирование экономических явлений и процессов. Разработка рациональной системы удобрения с грамотным сочетанием органических и минеральных удобрений на примере СХПК "Звезда" Батыревского района. Числовая экономико-математическая модель.
курсовая работа [56,1 K], добавлен 23.12.2013Экономические системы, общая характеристика. Модель Солоу с непрерывным временем. Задача оптимального управления в неоклассической модели экономического роста. Постановка задачи оптимального управления. Численное моделирование переходных процессов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.06.2012Нахождение оптимального значения целевой функции, позволяющей минимизировать себестоимость произведенной продукции. Оптимизационные задачи на максимум выручки от реализации готовой продукции. Экономико-математическая модель технологической матрицы.
контрольная работа [248,8 K], добавлен 25.10.2013Планирование проведения кровельных работ промышленных зданий и сооружений наплавляемыми кровельными материалами силами набольшего количества рабочих. Разработка информационной системы, обеспечивающей решение задачи методом нелинейного программирования.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 16.10.2009Сельскохозяйственное предприятие как объект экономико-математического моделирования. Экономико-математическая модель оптимизации структуры производства сельхозпредприятия, методика подготовки коэффициентов и оптимальный план структуры производства.
курсовая работа [47,3 K], добавлен 22.07.2010