Автоматизація керування одноланковою підводною буксированою системою з підйомним буксированим апаратом

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

УДК 681.5: 629.584

Автоматизація керування одноланковою підводною буксированою системою з підйомним буксированим апаратом

05.13.03 - Системи і процеси керування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Нгуен Тієн Лонг

Львів 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Блінцов Володимир Степанович, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, директор інституту автоматики і електротехніки.

Офіційні опоненти:

Доктор технічних наук, професор Самотий Володимир Васильович, професор кафедри автоматики і телемеханіки Національного університету "Львівська політехніка".

Доктор технічних наук, професор Казак Василь Миколайович, завідувач кафедри електроенергетичних систем Національного авіаційного університету.

Провідна установа:

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", кафедра приладів та систем керування літальними апаратами, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться 25 травня 2006 р. о 16.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 35.052.14 Національного університету "Львівська політехніка" за адресою: 79013, м. Львів, вул. Бандери, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету "Львівська політехніка" за адресою: 79013, м. Львів, вул. Професорська, 1.

Автореферат розісланий “___” квітня 2006 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради К 35.052.14, канд. техн. наук, доцент А.Є. Батюк

буксирований регулятор морський

АНОТАЦІЯ

Нгуен Тієн Лонг. Автоматизація керування одноланковою підводною буксированою системою з підйомним буксированим апаратом. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 - Системи і процеси керування. Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2006.

Дисертація присвячена удосконаленню систем автоматичного керування одноланковими підводними буксированими системами з підйомними буксированими апаратами шляхом застосування адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі інверсних математичних моделей об'єкта керування. Синтезовано систему автоматичного керування усталеним рухом апарата з ПІД-регуляторами кутів атаки несучої поверхні і хвостового оперення, інваріантними до вектора сили і швидкості буксирування. Отримано залежності коефіцієнтів нечітких регуляторів кутів атаки несучої поверхні й хвостового оперення апарата як функцій швидкості й сили буксирування. Отримано інверсні математичні моделі руху апарата по вертикалі й повороту навколо горизонтальної осі, структури регуляторів кутів атаки несучої поверхні й хвостового оперення на їх основі, аналітичні вирази для коефіцієнтів регуляторів при дії зовнішніх збурень.

Ключові слова: система автоматичного керування, ПІД-регулятор, нечіткий регулятор, інверсна математична модель, одноланкова підводна буксирована система, підйомний буксирований апарат.

АННОТАЦИЯ

Нгуен Тьен Лонг. Автоматизация управления однозвенной подводной буксируемой системой с подъемным буксируемым аппаратом. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03 - Системы и процессы управления. Национальный университет “Львовская политехника”, Львов, 2006.

Диссертация посвящена решению актуального научного задания управления морскими подвижными объектами - совершенствованию систем автоматического управления однозвенными подводными буксируемыми системами с подъемными буксируемыми аппаратами (ПБА) путем применения адаптивных ПИД-регуляторов, нечетких регуляторов и регуляторов на основе использования инверсных математических моделей объекта управления.

В работе синтезирована система автоматического управления квазиустановившимся движением ПБА над судном-буксировщиком на заданной высоте, основанная на регулировании длины вытравленной части кабель-троса и задании угла атаки несущей поверхности ПБА; получены аналитические зависимости для системы автоматического управления этими параметрами в функции высоты хода ПБА над судном-буксировщиком, которые обеспечивают вывод ПБА в приповерхностный слой моря с точностью стабилизации по глубине до ±5 метров.

Выполнен синтез ПИД-регулятора привода управления углом атаки несущей поверхности ПБА, инвариантный к вектору силы буксирования и к скорости буксирования аппарата за счет введения в его структуру дополнительного вычислителя. Получены аналитические выражения для коэффициентов регулятора и вычислителя, образующие теоретическую основу построения адаптивных стабилизаторов приповерхностного движения ПБА.

В работе синтезирован ПИД-регулятор привода управления углом атаки хвостового оперения ПБА, инвариантный к скорости буксирования аппарата, получены аналитические выражения для коэффициентов регуляторов при работе в условиях внешних волновых возмущений. Это позволяет выводить ПБА в приповерхностный слой моря для режимов его приповерхностного движения с точностью до 0,5 метра.

В диссертации получены аналитические зависимости коэффициентов нечеткого регулятора на основе алгоритмов Мамдани и Сугено для регуляторов углов атаки несущей поверхности и хвостового оперения ПБА, как функции скорости и силы буксирования. Нечеткие регуляторы обеспечивают стабилизированное приповерхностное движение ПБА в условиях внешних возмущений с достаточной для морской практики точностью.

С целью обеспечения приповерхностного движения ПБА в условиях морского волнения составлены инверсные математические модели ПБА как объекта автоматического управления, имеющего каналы управления углом атаки несущей поверхности и углом атаки хвостового оперения. Разработаны структуры регуляторов на базе инверсных математических моделей движения ПБА по вертикали и поворота вокруг горизонтальной оси, расчетным путем подтверждена их высокая эффективность при регулировании углов атаки несущей поверхности и хвостового оперения ПБА.

Методом математического моделирования с использованием интегрального критерия качества проведена количественная оценка эффективности разработанных регуляторов и систем управления на их основе. Показано, что нечеткий регулятор по алгоритму Мамдани имеет преимущества перед нечетким регулятором по алгоритму Сугено. Установлено существенно более высокую эффективность применения регуляторов на основе инверсных математических моделей объектов управления перед иными рассмотренными регуляторами по показателю точности.

Установлено, что адаптивные ПИД-регуляторы занимают промежуточное положение между нечеткими регуляторами и регуляторами на основе инверсных математических моделей объекта регулирования (ИММ-регуляторами), поэтому их применение для стабилизации приповерхностного движения подъемного подводного аппарата является оправданным в случаях, когда высокая точность регулирования не требуется.

Исследования выполнены с использованием специализированного моделирующего комплекса, построенного на основе математической модели движения однозвенной подводной буксируемой системы с ПБА как нелинейного объекта управления. Достоверность моделирующего комплекса подтверждена путем проведения бассейновых испытаний полномасштабного макета ПБА и путем морских исследовательских испытаний буксируемой системы с полномасштабным макетом ПБА.

Ключевые слова: система автоматического управления, однозвенная подводная буксируемая система, подъемный буксируемый аппарат, математическая модель, адаптивный ПИД-регулятор, нечеткий регулятор, инверсная математическая модель, регулятор с инверсной математической моделью объекта управления, возмущающие силы, неопределенность внешних воздействий.

ANNOTATION

Nguyen Tien Long. Automation of one-unit underwater towed system control with elevating towed vehicle. The manuscript.

Thesis for the candidate's degree in technical sciences by speciality 05.13.03 - Control Systems and Processes. Polytechnic National University of Lviv, Lviv, 2006.

The dissertation is devoted to improvement of automatic control systems for one-unit underwater towed systems with elevating towed vehicles by application of adaptive PID-regulators, fuzzy regulators and regulators on the basis of inverse mathematical models of control object. The automatic control system for steady movement of the vehicle with PID-regulators of attack angles of bearing surface and empennage of the vehicle, invariant to the vectors of forces and towage speed, is synthesized. The dependences of coefficients of fuzzy regulators of bearing surface and empennage of the vehicle as functions of speed and force of towage are received. Inverse mathematical models of the vehicle motion on the vertical axis and turn around horizontal axis are developed, the structures of regulators of attack angles of bearing surface and empennage are achieved on its basis. The expressions for regulators coefficients are received at action of external disturbances.

Key words: automatic control system, PID-regulator, fuzzy regulator, inverse mathematical model, one-unit underwater towed system, elevating towed vehicle.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Дисертація присвячена розв'язанню актуального наукового завдання керування морськими рухомими об'єктами - удосконаленню систем автоматичного керування одноланковими підводними буксированими системами (ОПБС) з підйомними буксированими апаратами (ПБА) шляхом застосування адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі використання інверсних математичних моделей об'єкта керування. Такі системи застосовуються для дослідження й освоєння Світового океану і призначені для доставки корисного вантажу (за звичай, систем морської навігації й радіозв'язку) у приповерхневий шар моря або на його поверхню без спливання судна-буксирувальника (СБ). До складу ОПБС входять СБ з постом керування й кабельною лебідкою (КЛ), кабель-буксир (КБ) і ПБА - носій корисного вантажу (КВ).

Загальна теорія керування буксированими системами достатньо повно розроблена й висвітлена у вітчизняній і зарубіжній науково-технічній літературі. Фундаментальні наукові результати отримані в роботах Єгорова В.І., Іконнікова І.Б., Шамаріна Ю.Є., Габрюка В.І., Кувшинова Г.Е., Лукомського Ю.О., Бугаєнка Б.А., Магули В.Е., Блінцова В.С. Роботи зазначених і інших авторів містять теоретичні дослідження гідромеханіки гнучких елементів (кабель-буксирів) і твердих тіл (буксированих апаратів) як об'єктів керування в потоках води, чим обумовлено створення й широке застосування достовірних методів проектних розрахунків усталених і перехідних процесів при русі морської буксированої техніки.

Значимі результати досягнуті вітчизняними й закордонними вченими у напрямку автоматизації керування рухомими об'єктами різного призначення. Ці результати наведені в роботах академіка НАН України В.М. Кунцевича, академіків РАН Пешехонова В.Г. й Агєєва М.Д., проф. Вагущенка Л.Л., Гостєва В.І., Збруцького О.В., Казака В.М., Клепікова В.Б., Куліка А.С., Ткаченка О.М., (Україна), Дмитрієва А.М., Сагалевича А.М., Філаретова В.Ф., Челишева В.О., Ястребова В.С. (Росія), Astrom K.J., Widrow B., Kenneth P., Singh S., Vas P. та ін.

Однак, теоретичні дослідження в напрямку створення систем автоматичного керування рухом ОПБС із ПБА на сьогодні виконані не повністю, оскільки не досліджено питання автоматичного керування режимами підйому ПБА на задану висоту ходу відносно СБ й руху ПБА в приповерхневому шарі моря на заданому заглибленні в умовах впливу зовнішніх збурень.

Застосування ОПБС із ПБА в морській практиці значно підвищує продуктивність пошукових і дослідницьких робіт на шельфі, оскільки забезпечує двосторонній зв'язок СБ з базою й вирішення завдань його високоточної навігації у відкритому морі без витрат операційного часу на маневрування СБ по глибині. Роботи зі створення таких систем сьогодні ведуть провідні морські держави - Росія, Англія, Франція, США, Канада, Японія, КНР, КНДР і ін. Підприємства України також мають закордонні контракти на створення ОПБС із ПБА. Тому подальший розвиток теорії й методів створення високоефективних систем автоматичного керування рухом таких систем є актуальним прикладним науковим завданням, у тому числі й з метою одержання державою валютних коштів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася як складова частина досліджень, проведених в Українському державному морському технічному університеті (з 2004 р. - Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова) по держбюджетній науково-дослідній темі №1476 „Розробка теоретичних основ створення технічних засобів освоєння природних ресурсів Чорного й Азовського морів”, № державної реєстрації 0102U005199, у рамках якої дисертантом виконано окремий розділ „Розробка системи телеметрії для проведення морських натурних випробувань нових зразків підводної техніки” і по держбюджетній науково-дослідній темі №1553 “Теоретичні основи створення й ефективного застосування підводних роботизованих комплексів для дослідження й освоєння Азово-Чорноморського басейну”, у рамках якої дисертантом виконано окремий розділ “Система автоматичного керування усталеним рухом одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом”.

Мета й завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є вдосконалення систем автоматичного керування рухом одноланкових підводних буксированих систем з підйомними буксированими апаратами в умовах невизначеності збурень зовнішнього середовища шляхом застосування адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі інверсних математичних моделей об'єкту керування.

Для досягнення поставленої мети в роботі розв'язані наступні задачі:

- огляд сучасних буксированих систем і критичний аналіз принципів побудови систем автоматичного керування їхнім рухом;

- обґрунтування доцільності й можливостей застосування адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі використання інверсних математичних моделей об'єкта керування для підвищення ефективності керування рухом підйомного буксированого апарата в умовах невизначеності зовнішніх збурень;

- розробка математичної моделі руху одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом як нелінійного об'єкту керування й створення на її основі моделюючого комплексу для перевірки ефективності створюваних регуляторів;

- синтез і дослідження ефективності регуляторів виконавчих механізмів одноланкової підводної буксированої системи - адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі використання інверсних математичних моделей об'єкта керування;

- перевірка ефективності створеного моделюючого комплексу й вірогідності отриманих у роботі теоретичних результатів шляхом випробувань повномасштабного макета підйомного буксированого апарату в дослідовому басейні й проведення морських дослідницьких випробувань одноланкової підводної буксированої системи з повномасштабним макетом підйомного буксированого апарату.

Об'єктом дослідження є керований рух одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом у вертикальній площині в умовах невизначеності зовнішніх збурень.

Предметом дослідження є синтез системи автоматичного керування виконавчими механізмами одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом на основі адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі використання інверсних математичних моделей об'єкта керування, що працюють в умовах зовнішніх збурень морського середовища.

Методи дослідження: математичне моделювання усталених і перехідних режимів буксирування для створення інструментальних засобів комп'ютерного дослідження керованого руху одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом; методи адаптивного керування, теорія нечітких множин та методи синтезу регуляторів на їх основі для систем автоматичного керування рухом буксированих апаратів; експериментальні методи дослідження характеристик підводного апарату в дослідовому басейні та натурні дослідження буксированої системи в морських умовах для перевірки адекватності математичної моделі; метод комп'ютерного моделювання для дослідження ефективності створюваних систем автоматичного керування.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

- вперше отримано аналітичні залежності для системи автоматичного керування довжиною попущеної частини кабель-буксиру й кутом атаки несучої поверхні підйомного буксированого апарату у функції його висоти ходу над судном-буксирувальником (у квазістаціонарній постановці), які забезпечують вихід апарату в приповерхневий шар моря з точністю стабілізації по глибині до ±5 м;

- вперше синтезовано адаптивні ПІД-регулятори приводу керування кутом атаки несучої поверхні буксированого підйомного апарату, інваріантні до вектору сили буксирування й до швидкості буксирування апарату, а також синтезовано ПІД-регулятор приводу керування кутом атаки хвостового оперення апарату, інваріантний до швидкості його буксирування; отримано аналітичні вирази для коефіцієнтів регуляторів при роботі в умовах зовнішніх хвильових збурень, що дає змогу використовувати їх для керування режимами приповерхневого руху підйомного буксированого апарату з точністю до 0,5 м;

- отримано аналітичні залежності для коефіцієнтів нечіткого регулятора на основі алгоритмів Мамдані й Сугено для несучої поверхні й хвостового оперення підйомного буксированого апарату як теоретична основа для синтезу високоефективних систем автоматичного керування стабілізованим приповерхневим рухом апарату в умовах зовнішніх збурень;

- вперше складено інверсні математичні моделі підйомного буксированого апарату як теоретична основа для створення високоефективних регуляторів кутів атаки несучої поверхні й хвостового оперення.

Практичне значення отриманих результатів. Порівняльний аналіз ефективності досліджених у дисертації типів регуляторів для стабілізації глибини приповерхневого руху ПБА і його стабілізації в горизонтальній площині дає змогу конструкторам підводної техніки обґрунтовано застосовувати адаптивні ПІД- та нечіткі регулятори, а також регулятори на основі інверсних математичних моделей об'єкту керування в проектних роботах по критерію точності керування.

Теоретичні результати дисертації впроваджені при організації й проведенні морських натурних випробувань ОПБС із ПБА в Науково-дослідному центрі Збройних сил України „Державний Океанаріум” і використані в НУК ім. адмірала Макарова МОН України при підготовці спеціалістів і магістрів по спеціалізації 8.092201.03 „Електрообладнання і автоматика підводно-технічних систем і комплексів”.

Особистий внесок здобувача. Основні положення та результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. Особистий внесок підтверджують 2 самостійні наукові публікації. У роботі [3] автором розроблено склад і сформульовано основні вимоги до програмно-технічного комплексу для морських дослідницьких випробувань ОПБС із ПБА як теоретична основа для його створення, виконано практичну перевірку ефективності комплексу шляхом побудови його фрагмента й дослідження реальної буксированої системи в морських умовах. У роботі [4] автором розроблено математичну модель просторового руху ПБА як об'єкта керування в умовах зовнішніх збурень, що дає змогу кількісно досліджувати ефективність керування ПБС в основних режимах її роботи. У роботі [5] автором розроблено систему автоматичного керування, що реалізує пропорційні закони керування виконавчими механізмами ОПБС й отримано аналітичні залежності для регуляторів приводів кабельної лебідки й несучих поверхонь ПБА. У роботі [6] автором запропоновано узагальнений алгоритм автоматичного керування ОПБС у цілому й синтезовано аналітичні вирази для коефіцієнтів ПІД-регулятора привода керування кутом атаки несучої поверхні ПБА.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися на науково-технічних і науково-практичних конференціях: 3-й Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми енергозбереження й екології в суднобудуванні” (Миколаїв, УДМТУ, 2002 р.), Міжнародній конференції “Кораблебудування: утворення, наука, виробництво” (Миколаїв, УДМТУ, 2002 р.), 1-й Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів і молодих науковців “Інформаційно-керуючі системи і комплекси” (Миколаїв, НУК, 2004 р.), Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів і молодих науковців “Електротехніка й електромеханіка” (Миколаїв, НУК, 2004 р.), Всеукраїнській науково-технічній конференції з міжнародною участю “Проблеми автоматики й електроустаткування транспортних засобів” (Миколаїв, НУК, 2005 р.), Міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні тренажерно-навчальні комплекси й системи” (Київ, ІПМЕ ім. Г.Є. Пухова НАН України, 2005 р.). Публікації. По темі дисертації опубліковано 13 друкованих праць. Основні результати викладені в 6 статтях у фахових виданнях, з них 2 без співавторів. Структура дисертації. Дисертація містить вступ, 5 розділів, висновки, 4 додатка. Обсяг дисертації - 150 сторінок основного тексту. Робота містить 65 рисунків і 10 таблиць, 4 додатка на 41 сторінці. Список використаних літературних джерел містить 106 найменувань і викладений на 9 сторінках.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі виконано огляд підводних буксированих систем і режимів їх роботи, виконано аналіз ОПБС із ПБА як об'єкта керування та критичний аналіз принципів керування ними. Показано, що керування ОПБС із ПБА виконується, в основному, вручну, що знижує ефективність їх застосування. Склад ОПБС із ПБА показано на рис. 1. Показано, що ОПБС із ПБА функціонують в умовах невизначеності впливів зовнішнього середовища, їх системи керування повинні відповідати зростаючим вимогам до точності й швидкодії.

Рис. 1 Склад ОПБС з ПБА

Наявність невизначеності робить актуальним наукове завдання вдосконалення систем автоматичного керування (САК) рухом ОПБС із ПБА шля-хом синтезу високоефективних адаптивних ПІД-регуляторів і нечітких регуляторів, а також регуляторів на основі інверсних математичних моделей об'єкта керування.

Розроблено структуру й алгоритм функціонування трирівневої САК рухом ОПБС із ПБА. На основі проведеного аналізу й запропонованої структури системи керування сформульовано мету й завдання дослідження.

У другому розділі розроблено програмні й апаратні засоби для дослідження ОПБС із ПБА. Розроблено математичну модель руху ОПБС із ПБА у вертикальній площині, що включає моделі КБ як гнучкого тіла й ПБА як твердого тіла в потоці води, модель зовнішніх збурень, які діють на елементи ОПБС із ПБА - вітро-хвильових сил і сили течії.

Математична модель КБ як об'єкту керування у натуральній формі, що описує кривизну КТ методом дугових апроксимацій (плоска задача), має вигляд:

(1) (2) (3) dx=dscos; (4) dz=dssin, (5)

де Т - сила натягу; s - довжина дуги КБ як гнучкої нитки; qt, qn - дотична й нормальна складові сили гідродинамічного опору КБ одиничної довжини; R - радіус кривизни КБ; dб, x, z - відповідно, прирощення кута вигину й поточні координати ділянки КБ одиничної довжини.

Математична модель ПБА як об'єкту керування включає моделі руху корпусу апарату, його несучих поверхонь (НП) і хвостового оперення (ХО), а також модель руху КВ (щогли тощо). Загальна форма рівнянь просторового руху еліпсоїдного корпусу ПБА має вигляд:

 (6)

де mx,y,z, Jx,y,z - маса й момент інерції ПБА з урахуванням приєднаних мас при русі по осях x,y,z; vx,y,z, щx,y,z - лінійні й кутові швидкості руху ПБА по відповідних осях; Rx,y,z, Mx,y,z - сили й моменти, що діють на корпус ПБА по відповідних осях. Гідродинамічні сили RК,НП,ХО та моменти MК,НП,ХО, що виникають на корпусі ПБА та його НП і ХО, у зв'язаній системі координат x,y,z описують нелінійними алгебраїчними рівняннями виду:

Rx,y,z=0,5CКx,y,zсvx,y,z2SК;

RНПx,y,z=0,5CНПx,y,zсvx2SНП;

RХОx,y,z=0,5CХОx,y,zсvx2SХО; (7)

Mx,y,z=0,5mКx,y,zсvx,y,z2LК;

MНПx,y,z=0,5mНПx,y,zсvx2LНП;

MХОx,y,z=0,5mХОx,y,zсvx2LНП, (8)

де CКx,y,z, CНПx,y,z, CХОx,y,z - відповідно, нелінійні коефіцієнти по осях x,y,z сил гідродинамічного опору корпусу ПБА, його НП і ХО як функції їх кутів атаки бК, бНП, бХО; с - питома густина води; SК, SНП, SХО - площа змоченої поверхні відповідного елемента ПБА; mК, mНП, mХО - гідродинамічні коефіцієнти моментів відповідних елементів ПБА; LК, LНП, LХО - характерні конструктивні розміри. Розроблено моделюючий комплекс (МК) для комп'ютерного дослідження керованого руху ОПБС із ПБА і ефективності створюваних регуляторів і САК виконавчих механізмів (ВМ). Вірогідність роботи комплексу підтверджена задовільним збігом результатів комп'ютерного моделювання й результатів басейнових і морських досліджень ОПБС з ПБА. У третьому розділі виконано синтез САК рухом ОПБС із ПБА на основі традиційних П- і ПІД-регуляторів. Дослідження проведені для двох основних експлуатаційних режимів роботи буксированої системи - підйому ПБА в приповерхневий шар моря і його спуску до СБ та стабілізованого руху ПБА в приповерхневому шарі моря в умовах впливу зовнішніх збурень. Методом математичного моделювання досліджено характеристики ОПБС у режимах підйому-спуску ПБА й усталеного руху ПБА на заданій висоті h2 відносно СБ. Синтезовано САК режимом підйому-спуску ПБА, що забезпечує узгоджене керування довжиною попущеної частини КБ LКБ і кутом атаки НП бНП за наступними залежностями:

LКБ = a0 + a1?h2 + a2?h22; (9)

бНП =c0(Cz)+c1(Cz)?бКБ+c2(Cz)?бКБ2, (10)

де Cz - коефіцієнт гідродинамічного опору НП; a0...2 - постійні коефіцієнти регулятора КЛ, що є функціями гідродинамічних характеристик КБ; c0...2(Cz) - коефіцієнти регуляторів НП, що знаходяться за залежностями:

c0(Cz)= c00 + c01Cz + c02Cz2 + c03Cz3;

c1(Cz)= c10 + c11Cz + c12Cz2 + c13Cz3;

c2(Cz)= c20 + c21Cz + c22Cz2 + c23Cz3, (11)

де c00...c23 - постійні коефіцієнти, що залежать від гідродинамічних характеристик ПБА і його НП. Визначено числові значення c00...c23 для досліджуваного класу ПБА. Вивчено вплив заглиблення КВ hКВ на кут диференту ПБА ц, рис. 2.



Рис. 2. Зміна заглиблення щогли КВ при хвилюванні моря

Отримано аналітичний вираз для обчислення кута ц у функції регулярного морського хвилювання із частотою щхв як теоретичну основу синтезу закону керування кутом атаки ХО:

, (12)

де МКВ - диферентуючий момент; М1° - момент, який диферентує ПБА в корму на 1°; СхКВ - коефіцієнт гідродинамічного опору щогли КВ; dКВ - діаметр щогли КВ; hхв - висота хвилі; h - мінімальне задане заглиблення ПБА; D - водотоннажність ПБА; hm - метацентрична висота ПБА.

Синтезовано ПІД-регулятор керування кутом атаки НП, інваріантний до вектора сили буксирування ПБА. Синтез виконано з використанням інтегрального критерію якості керування - мінімуму інтеграла похибки керування е по глибині ze= hф - hз за час перехідного процесу tР:

(13)

де ze - похибка керування по глибині; hз - задане заглиблення; hф - фактичне заглиблення, отримане по каналу зворотного зв'язку.

Синтез проведено для найбільш загального проектного випадку, коли вектор тяги (буксирування) КБ змінюється в заданих межах (для ПБА досліджуваного класу =100...300 Н) і кут підходу КБ до ПБА бКБ (див. рис. 1) змінюється в межах 35°...85°. При цьому ПБА має нульову початкову швидкість і після прикладання сили розганяється до сталого значення (vx = vx уст, vy = 0, vz = 0).

Встановлено, що коефіцієнти ПІД-регулятора при похідній і інтегралі вхідного сигналу постійні у всьому діапазоні зміни вектора тяги (k2?k3), а коефіцієнт при пропорційній складовій вхідного сигналу є нелінійним виду k1=f()=f(бКБ, Т) і може бути представлений у вигляді степеневої залежності:

, (14)

де А0...3(Т) - нелінійні коефіцієнти, які знаходяться з виразів:

A0 = а00 + а01T + а02T2; A1 = а10 + а11T + а12 T2;

A2 = а20 + а21T + а22T2; A3 = а30 + а31T + а32T2,

де а00 ... а32 - постійні коефіцієнти, що залежать від гідродинамічних характеристик ПБА і його КБ.

Визначено числові значення а00 ... а32 для досліджуваного класу ПБА.

Синтезовано ПІД-регулятор керування кутом бНП, інваріантний до величини vx. Регулятор призначений для систем автоматичної стабілізації приповерхневого руху ПБА при hПБА= const або h2 = const в умовах морського хвилювання. Вважаємо, що САК кутом ХО забезпечує умову ц=0. Можливі режими стабілізованого руху ПБА показані на рис. 3.



Рис. 3 Режими стабілізованого руху підйомного буксированого апарата: а - рух при hПБА= const; б - рух при h2 = const.

Підйомна сила НП згідно з відомою залежністю FНП = 0,5СНПzсЩНПv2 істотно нелінійна й залежить від швидкості буксирування vx і від коефіцієнта підйомної сили НП СНПz(бНП). Тому запропоновано ввести до структури традиційного ПІД-регулятора обчислювач О, який множить вихідний сигнал uПІД на нелінійний коефіцієнт kvНП, що визначається методом математичного моделювання у зв'язку з нелінійністю об'єкта керування й характеристик НП.

Структура такого ПІД-регулятора, адаптивного до швидкості буксирування, показана на рис. 4.

Рис. 4 Структура ПІД-регулятора, інваріантного до швидкості буксирування

Синтез нелінійності kvНП = f(v) проводився за критерієм мінімуму інтегральної похибки

е=?|ez|dt>min,

де ez = zз - zф - похибка керування по глибині; zз - задане заглиблення;

zф - фактичне заглиблення, отримане по каналу зворотного зв'язку. Виявилося, що для апроксимації цієї залежності досить полінома 3-го степеню

kvНП = k3?v 3 + k2?v 2 + k1?v + k0, (15)

де k0...3 - постійні коефіцієнти, що залежать від гідродинамічної якості НП.

Визначено числові значення коефіцієнтів k0...3 для досліджуваного класу ПБА.

Для всього робочого діапазону швидкостей буксирування ПІД-регулятор, побудований відповідно до рис. 4 і закону (13), забезпечує необхідний вид перехідного процесу. При цьому розрахункові похибки наступні: при ступінчатому збуренні е = 7,8 м·с; розрахункове значення максимальної абсолютної похибки складає дmax=0,004 м; при синусоїдальному збуренні е = 7,650 м·с, а розрахункове значення похибки дmax=10-4 м.

Аналогічно синтезовано ПІД-регулятор ХО, який забезпечує стабілізацію корпусу ПБА в горизонтальному положенні. Дослідження, проведені на МК для всього робочого діапазону швидкостей буксирування vx=0,5...2,0 м/с показали, що в потоці води ХО не чутливе до вектора сили буксирування , однак залежність FХО(v) підйомної сили ХО від швидкості потоку, що набігає, має нелінійний характер. Тому структура ПІД-регулятора ХО прийнята аналогічною показаній на рис. 4, а нелінійний коефіцієнт kvХО(vx) описано залежністю

kvХО = k4ХО?vx 4 + k3ХО?vx 3 + k2ХО?vx 2 + k1ХО?vx + k0ХО, (16)

де k0ХО...k4ХО - постійні коефіцієнти, що залежать від гідродинамічної якості ХО; vx - горизонтальна складова швидкості потоку, що набігає.

Дослідження показали, що отримані розрахункові показники якості ПІД-регуляторів для приводів НП і ХО є задовільними для морської практики (максимальні значення е = 0,05136 рад·с, дmax= 0,0026 град.).

У четвертому розділі виконано синтез САК рухом ОПБС із ПБА на основі нечіткої логіки. Досліджено питання застосування нечітких регуляторів (НР) на основі алгоритмів Мамдані й Сугено для керування кутами атаки НП і ХО. Структура САК НР кута атаки НП наведена на рис. 5.

Рис. 5 Структура САК НП на базі нечіткого регулятора приповерхневого руху ПБА на заданому заглибленні або заданій висоті ходу над СБ

У якості вхідних змінних НР прийнята похибка керування е = hз - hф і дві її похідні за часом. Обчислювач О1 розраховує похідні похибки керування е' та e'', а також множить всі три вхідні змінні на масштабні коефіцієнти k1, k2, k3. Функції приналежності НР лежать у діапазоні [-1; 1].

Синтез коефіцієнтів k1, k2, k3, kб НР проводився методом математичного моделювання із застосуванням МК. Досліджено типові перехідні режими керованої зміни глибини hПБА в умовах впливу на ПБА зовнішніх збурень й подальшої його стабілізації на новій глибині. Коефіцієнти настроювалися на перехідний процес без перерегулювання й коливань керуючого сигналу для кута бНП при мінімізації критерію якості (13).

Була проведена серія обчислювальних експериментів для НР за алгоритмами Мамдані й Сугено, отримано значення шуканих коефіцієнтів для робочого діа пазону швидкостей vx=0,75...2,0 м/с і зміни сили тяги КБ Tz у діапазоні 50...500 Н. Максимальна розрахункова похибка стабілізації глибини ПБА виявилась в межах 0, 02-0,05 метра.

Настроювання НР виконується шляхом масштабування його вхідних сигналів. В обчислювачі О2 визначається поточне чисельне значення kб(v) і вихідний сигнал регулятора uНР множиться на цей коефіцієнт:

uб=kбuНР=kб(k1e+k2e'+k3e''). (17)

Розрахунки показали, що значення коефіцієнтів k2, k3 обчислювача О1 для всього діапазону змін vx й Tz виявилися постійними, а коефіцієнт k1 є функцією двох змінних - vx і Tz. Отримано аналітичні залежності для k1:

k1(v, Tz) = a0(v) - a1(v)?Tz, (18)

де a0(v) = А00 + А01?v; a1(v) = А10 + А11?v + А12?v2; А00...А12 - постійні коефіцієнти, що залежать від параметрів ПБА й НП.

Визначено числові значення коефіцієнтів А00...А12 для досліджуваного класу ПБА. Залежності коефіцієнтів a0(v) і a1(v) представлені на рис. 6.

Аналіз отриманих результатів показав також, що значення коефіцієнта kб обчислювача О2 не залежить від сили Tz і є нелінійною залежністю тільки від швидкості v. Аналітично цю залежність запишемо у вигляді степеневого полінома

kб(v)=bm0+bm1?v+bm2?v2, (19)

де bm0...bm2 - постійні коефіцієнти, значення яких знаходять для ПБА експериментально.

Рис. 6 Залежності коефіцієнтів нечіткої системи автоматичного керування кутом атаки НП ПБА від vx

Дослідження показали, що в НР по алгоритму Сугено значення коефіцієнтів k1, k2, k3, kб практично не залежать від вертикальної складової сили буксирування й, за виключенням коефіцієнта k2, є постійними для всього діапазону значень vx. Їхні чисельні значення знаходяться методом математичного моделювання на МК окремо для кожного архітектурно-конструктивного типу ПБА.

Встановлено, що коефіцієнт k2 регулятора Сугено має нелінійну залежність від vx (рис. 7) і може бути апроксимований степеневим поліномом:

k2(vx) = bc0 + bc1?vx + bc2?vx2, (20)

де bс0...bс2 - постійні коефіцієнти, числові значення яких визначаються для конкретного ПБА експериментально.



Рис. 7 Залежність коефіцієнта k2(vx) нечіткого регулятора

Сугено для НП

Встановлено також, що застосування НР на основі алгоритму Сугено є більш доцільним з-за наступних причин:

більш проста програмно-технічна реалізація через наявність однієї нелінійної залежності коефіцієнту k2(vx);

дещо менше значення розрахункової інтегральної похибки стабілізації величини заглиблення ПБА.

Вид деяких перехідних процесів при роботі НР Сугено дано на рис. 8.



Рис. 8 Перехідні процеси при роботі нечіткого регулятора НП в умовах ступінчатого й гармонійного зовнішніх збурень (контролер Сугено): а, в - заглиблення ПБА, метри; б, г - кут атаки НП, град

Обчислення показали, що при ступінчатому збуренні е = 7,725 м·с; максимальна розрахункова абсолютна похибка дmax= 0,024 м; при синусоїдальному зовнішньому збуренні е= 7,519 м·с; дmax=0,0012 м.

Далі виконано синтез і досліджено ефективність роботи НР на основі алгоритмів Мамдані й Сугено для привода ХО, що стабілізує горизонтальне положення корпуса ПБА в умовах збурень. Попередні розрахунки показали, що зміна вертикальної складової сили буксирування ПБА практично не впливає на роботу НР ХО, тому надалі вивчається лише залежності коефіцієнтів НР від швидкості буксирування ПБА при роботі в умовах зовнішніх збурень.

Досліджувався найбільш ефективний варіант контролера Мамдані з симетричними трикутними функціями приналежності. Структура НР ХО, що забезпечує стабілізацію глибини приповерхневого буксирування ПБА, показана на рис. 9.



Рис. 9 Структура нечіткого регулятора ХО для режиму стабілізації приповерхневого руху ПБА

У якості вхідний змінної НР ХО прийнята похибка керування e = цз - цф і дві її похідні за часом. Задане значення кута диференту ПБА цз залежно від режиму руху ОПБС може бути довільним. У розглянутому випадку стабілізації корпуса ПБА в горизонтальній площині значення цз = 0.

Як і у випадку для НП обчислювач О1 нечіткого регулятора розраховує похідні похибки керування е' та e'' й множить всі три вхідні змінні на відповідні масштабні коефіцієнти k1, k2, k3. Симетричні трикутні функції приналежності лежать у діапазоні [-1; 1]. В обчислювачі О2 визначається поточне чисельне значення kб(v) і вихідний сигнал регулятора uНР множиться на цей коефіцієнт.

Встановлено, що коефіцієнти НР k1, k2 і k3 є постійними для всього діапазону швидкості буксирування (0,5...2,0 м/с) і визначаються при синтезі САК методом математичного моделювання. Залежність kб(vx) апроксимується поліномом:

kб (vx) = см4vx4 + см3vx3 + см2vx2 + см1vx + см0, (21)

де см0... см4 - постійні коефіцієнти, що визначаються методом математичного моделювання для конкретного ХО.

Дослідження показали, що при наявності ступінчатих збурень (ступінчатий зовнішній диферентуючий момент) е = 0,00569 рад?с, дmax= 0,262 град. При гармонійному зовнішньому диферентуючому моменті ПБА інтеграл похибки е = 0,06783 рад?с, дmax= 3,11 град.

Встановлено також, що для НР на основі алгоритму Сугено коефіцієнти k1, k2 і k3 також є постійними для всього діапазону швидкості буксирування, а залежність kб(vx) може бути апроксимована поліномом 4-го степеню (див. рис. 10).

Рис. 10 Залежності коефіцієнта kб від швидкості v буксирування ПБА: 1 - контролер Мамдані;2 - контролер Сугено

Результати дослідження роботи НР за основі алгоритму Сугено при стабілізації диференту ПБА наступні: без зовнішніх збурень інтеграл похибки керування е=2,471Ч10-4 рад?с, максимальна розрахункова абсолютна похибка дmax=0,018 град.; при наявності ступінчатого диферентуючого моменту е=1,047Ч10-3 рад?с, дmax= 0,126 град.; при дії гармонійного диферентуючого моменту е=0,04943 рад?с, дmax= 3,12 град. У п'ятому розділі наведено результати синтезу і дослідження ефективності роботи регуляторів руху ПБА на основі інверсних математичних моделей (ІММ) об'єкту керування. Виходячи з загальних принципів побудови регуляторів на основі ІММ об'єктів керування (ІММ-регуляторів), досліджено роботу САК приповерхневим рухом ПБА, структура якої подана на рис. 11.

Рис. 11 Структура САК рухом СПА на основі ІММ

Система керування працює в такий спосіб. Керуюча ЕОМ генерує задане значення керованої координати hз. У блоці ІММ ПБА обчислюється значення керуючого сигналу u, який забезпечує відповідне значення вихідної координати ВМ - кут повороту НП бНП і виконання умови hф=hз, де hф - фактична висота.

Вірогідність роботи ІММ забезпечується повнотою опису статичних і динамічних властивостей об'єкта керування - ПБА й наявністю уточнюючої інформації про поточні значення контрольованих параметрів, отриманої за допомогою каналів зворотного зв'язку.

Для створення ІММ руху ПБА по осі z використано відповідне рівняння із системи рівнянь (6), де в правій частині записані зовнішні сили:

(22)

де Tz - складова сили тяги КБ по осі z; FНП=0,5СWz(бНП)сЩWzvz2 - підйомна сила НП; CWz(бНП) - коефіцієнт гідродинамічного опору НП, що залежить від кута атаки; Щwz - площа змоченої поверхні НП; Fz=0,5CzсЩzvz2 - гідродинамічний опір середовища при русі ПБА по осі z; Cz - коефіцієнт гідродинамічного опору ПБА по осі z; Щz - характерний розмір ПБА.

З наведених залежностей одержимо вираз для коефіцієнта CWz(бНП):

, (23)

де az - прискорення, необхідне для одержання необхідної швидкості vz і, отже, необхідного значення координати z.

Для визначення бНП по відомій залежності функції CWz(бНП) будується зворотна залежність бНП(CWz) і кут бНП визначається інтерполяцією.

Необхідне прискорення az визначається з відношення az=(vzз-vzф)/Дt, де vzз=[zз(n)-zф(n-1)]/Дt - необхідне значення швидкості; vzф - фактичне значення швидкості, отримане по каналу зворотного зв'язку; zз - задане значення координати; zф - фактичне значення координати.

Для забезпечення необхідної якості перехідних процесів розраховується швидкість vz як похідна від заданої координати zз, що забезпечує зміну висоти ПБА за заданим законом. Далі розраховується швидкість ve = (zз - zф)/Дt, яка повинна забезпечити виправлення похибки керування за наступний крок дискретизації. Обчислення необхідної швидкості вертикального руху ПБА виконується за наступною залежністю:

vzз=[zз(n)-zз(n-1)]/Дt+kz[zз(n-1)-zф(n-1)]/Дt,

де n - номер кроку дискретизації; kz < 1; Дt - крок інтегрування.

При наявності зовнішніх збурень даний підхід дає змогу їх розраховувати й компенсувати. У цьому випадку залежність (22) буде мати вигляд:

(24)

де azф - фактичне прискорення по вертикальній осі, яке одержав ПБА під дією суми всіх сил; FDz - сила зовнішніх збурень по вертикальній осі.

Із чотирьох сил, що діють на ПБА по осі z, керованою є тільки FНП, інші сили можна вважати зовнішнім збуренням. Їх рівнодіюча Rdz визначається залежністю

 (25)

При цьому враховуються параметричні збурення, викликані зміною площі змоченої поверхні й коефіцієнта гідродинамічного опору ПБА.

З урахуванням (25) формула (23) приймає вид:

. (26)

Синтез ІММ ПБА для ІММ-регулятора кута атаки ХО виконано за аналогічною схемою.

У процесі математичного моделювання на МК досліджено роботу ІММ-регулятора НП і ХО при дії на ПБА типових зовнішніх збурень - ступінчатого й гармонійного. Встановлено, що при наявності ступінчатого збурення регулятор НП забезпечує е =7,743 м·с; дmax= 4Ч10-4 м, при дії гармонійного збурення е = 7,533 м·с, дmax=10-5 м. Для ІММ-регулятора ХО відповідно: при ступінчатому збуренні е = 3,77Ч10-5 рад?с, дmax=0,017 град.; при гармонійному збуренні е = 0,0463 рад?с, дmax=2,5Ч10-4 град.

У дисертації виконано також порівняння показників якості керування для всіх розглянутих регуляторів (адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів, ІММ-регуляторів). Досліджено амплітудно-частотні характеристики ПБА як об'єкта керування з діапазоном зміни амплітуди збурень 50...300 Н і діапазоном зміни частоти збурень 0,1...10 Гц.

Аналіз результатів дослідження показує, що для НП всі типи регуляторів мають приблизно однакові значення інтегральної похибки, однак максимальні розрахункові значення похибки нижчі для ІММ-регуляторів. Для ХО встановлено істотно більш висока якість керування за допомогою ІММ-регулятору в порівнянні з іншими типами регуляторів.

Порівняння нечітких регуляторів по алгоритму Мамдані й Сугено вказує на більш високі показники якості першого типу регуляторів для керування кутом атаки НП і на кращі показники якості регулятора Сугено при керуванні кутом атаки ХО; у порівнянні з ІММ-регулятором обидва нечітких регулятори працюють істотно гірше.

Адаптивні ПІД-регулятори займають проміжне положення між нечіткими регуляторами й ІММ-регуляторами, тому їхнє застосування в розглянутих морських рухомих об'єктах є виправданим, коли є обмеження на складність регулятора, а висока точність керування не вимагається.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано актуальне наукове завдання вдосконалення керування одноланковою підводною буксированою системою з підйомним буксированим апаратом для основних її експлуатаційних режимів - підйому-спуску буксированого апарату і його руху в приповерхневому шарі води в умовах впливу зовнішніх збурень шляхом синтезу адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі інверсних математичних моделей об'єкта керування. При цьому отримані наступні результати.

1. На основі аналізу режимів роботи одноланкової підводний буксированої системи з підйомним буксированим апаратом показано, що такі системи функціонують в умовах невизначеності впливів зовнішнього середовища й до них пред'являються високі вимоги до точності приповерхневого руху апарата на заданому заглибленні відносно водної поверхні. Сучасний рівень керування такими системами характеризується переважно ручним керуванням, що знижує ефективність їхнього застосування й призводить до помилок у керуванні.

2. Перспективним напрямком удосконалення систем керування одноланковими підводними буксированими системами з підйомними буксированими апаратами є повна автоматизація режимів їх роботи на основі синтезу високоефективних адаптивних ПІД-регуляторів, нечітких регуляторів і регуляторів на основі інверсних математичних моделей об'єкта керування.

3. Побудовано математичну модель функціонування одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом як об'єкта керування у квазістаціонарних і динамічних режимах роботи, яка описує гідродинамічну взаємодію кабель-буксира як гнучкого тіла й корпуса підйомного буксированого апарату як твердого тіла в потоці води, ураховує нелінійні характеристики несучої поверхні й хвостового оперення апарата й дає можливість досліджувати ефективність створюваних регуляторів. На її основі побудована інверсна математична модель підйомного буксированого апарату як елемент системи автоматичного керування його приповерхневим рухом, що являє собою новий науковий результат.

4. Виконано експериментальну перевірку адекватності створеної математичної моделі функціонування одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом шляхом басейнових досліджень характеристик повномасштабного макета буксированого апарату й морських дослідницьких випробувань одноланкової підводний буксированої системи з таким макетом. Діапазон похибок порівняння результатів басейнових досліджень несучих поверхонь із результатами моделювання склав 0,2...17,6 %, діапазон похибок порівняння морських дослідницьких випробувань буксированої системи в цілому склав 7,3...26,5 %, що є задовільним збігом для експериментів такої складності. На основі порівняння теоретичних і експериментальних результатів зроблено висновок про придатність створеного спеціалізованого моделюючого комплексу для проведення масових комп'ютерних розрахунків при перевірці ефективності розроблюваних систем автоматичного керування одноланкової підводної буксированої системи з підйомним буксированим апаратом.

5. Отримано аналітичні залежності для системи автоматичного керування довжиною попущеної частини кабель-буксира й кутом атаки несучої поверхні підйомного буксированого апарату у функції його висоти ходу над судном-буксирувальником (у квазістаціонарній постановці). Максимальна похибка керування по висоті становить 7,0...8,1%, що дає змогу використовувати їх у режимах виводу буксированого апарату в приповерхневий шар моря з точністю стабілізації по глибині до ±5 м. Отримані залежності являють собою новий науковий результат.

6. Синтезовано адаптивні ПІД-регулятори привода керування кутом атаки несучої поверхні буксированого апарату, інваріантні до вектора сили й до швидкості буксирування апарату, і ПІД-регулятор привода керування кутом атаки хвостового оперення буксированого апарату, інваріантний до швидкості його буксирування, отримано аналітичні залежності для коефіцієнтів регуляторів, що являє собою новий науковий результат.

7. Запропоновано структури нечітких регуляторів для керування кутом атаки несучої поверхні й хвостового оперення з метою стабілізації заглиблення буксированого апарату при роботі в умовах впливу зовнішніх збурень. Отримано аналітичні залежності для коефіцієнтів нечіткого регулятора на основі алгоритмів Мамдані й Сугено для несучої поверхні й хвостового оперення буксированого апарату як теоретична основа для синтезу високоефективних систем автоматичного керування його стабілізованим приповерхневим рухом в умовах зовнішніх збурень. Отримані аналітичні залежності являють собою новий науковий результат.

8. Синтезовано й досліджено регулятори на основі інверсної математичної моделі об'єкта керування для приводів зміни кута атаки несучої поверхні й хвостового оперення підйомного буксированого апарату для стабілізації його приповерхневого руху в умовах зовнішніх збурень. Отримані аналітичні залежності інверсної математичної моделі ПБА як теоретична основа для побудови регулятора високоефективного регулятора являють собою новий науковий результат.

9. Виконано порівняльний аналіз ефективності розглянутих у дисертації типів регуляторів для стабілізації глибини приповерхневого руху ПБА й для його стабілізації в горизонтальній площині. Встановлено, що адаптивні ПІД-регулятори займають проміжне положення між нечіткими регуляторами й регуляторами на основі інверсних математичних моделей об'єкта керування, тому їхнє застосування для стабілізації приповерхневого руху підйомного підводного апарату є виправданим у випадках, коли висока точність регулювання не потрібна. Встановлено перевагу нечіткого регулятора по алгоритму Мамдані перед нечітким регулятором по алгоритму Сугено при керуванні кутом атаки несучої поверхні буксированого апарату. Показано, що для керування кутом атаки хвостового оперення доцільно використовувати нечіткий регулятор на основі алгоритму Сугено, оскільки він простіший у реалізації й забезпечує керування з меншим значенням інтегрального показника якості - інтегралу похибки керування.

10. Теоретичні результати дисертаційного дослідження використовуються в Науково-дослідному центрі Збройних сил України “Державний океанаріум” при проведенні морських натурних випробувань нових зразків підводних буксированих систем й у Національному університеті кораблебудування імені адмірала Макарова МОН України при підготовці спеціалістів і магістрів за спеціалізацією 8.092201.03 „Електрообладнання і автоматика підводно-технічних систем і комплексів”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Лонг Н.Т. Синтез и исследование эффективности системы автоматического управления буксируемым подводным аппаратом на основе инверсной математической модели // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК. - 2005. - № 5. - C. 102-109.

2. Лонг Н.Т. К вопросу стабилизации приповерхностного движения подъемного буксируемого аппарата // Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК. - 2005. - № 6. - C. 223-230.

3. Блінцов В.С, Буруніна Ж.Ю., Лонг Н.Т. Програмно-технічний комплекс для морських дослідницьких випробувань одноланкових підводних буксированих систем// Зб. наук. праць НУК. - Миколаїв: НУК. - 2005.- №3. - C.30-38.

4. Блинцов В.С., Лонг Н.Т. Моделирующий комплекс для исследования свойств подводной буксируемой системы как объекта управления // Збірка наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова. Спеціальний випуск. В 2-х томах. Т.1. - Київ, НАН України, ІПМЕ ім. Г.Є. Пухова. - 2005. - С. 22-27.

...