Моделирование движения ОМТ

Содержание

№	Название раздела	стр
	Введение
	Кинематика. Системы координат. Углы Эйлера
	Преобразование линейных и угловых скоростей
	Параметры Эйлера
	Связь параметров и углов Эйлера
	Пример применения параметров Эйлера.
	Динамика. Механика Лагранжа-Кирхгофа
	Динамика твердого тела. Уравнения движения твердого тела
	Учет присоединенных масс жидкости
	Вычисление присоединенных масс
	Гидродинамические демпфирующие силы. Типы сил
	Восстанавливающие силы и моменты
	Уравнения движения ОМТ в векторно-матричной форме
	Модели технических средств управления движением
	Балансировочные режимы
	Основные виды движения ОМТ
	Примеры линеаризованных уравнений движения ОМТ. НК
	Судно на воздушной подушке
	Судно на подводных крыльях
	Автономный подводный аппарат
	Ветро-волновые возмущения. Регулярноя волнение.
	Силовые воздействия со стороны волнения.Редукционные коэффициенты.
	Нерегулярное волнение. Спектры морского волнения
	Алгоритмы расчета спектров процессов ОМТ на волнении
	Литература

Введение

Предмет дисциплины «Проектирование САУ ОМТ» составляют системотехнические принципы построения этих систем и общие подходы к их проектированию на основе методов ТАУ (метод функций Ляпунова, методы теории оптимального управления для различных критериев и т.д.) и сопутствующих вычислительных процедур. Дисциплина читается для гр.3410 в осеннем и весеннем семестрах 4-го курса, в осеннем –экзамен, в весеннем –курсовой проект.

Объекты морской техники (ОМТ):

- надводные и подводные водоизмещающие ОМТ, многообъектные комплексы для проведения поисковых работ на шельфе и в океане, кабель-тросы, трубопроводы и т.д.(допускают позиционирование);

- объекты с динамическими принципами поддержания (позиционирование обычно невозможно);

- понятие ОМТ включает в себя как одиночные объекты, так и их совокупности.

ГОСТ 19176-85 «Системы управления техническими средствами корабля (ОМТ). Термины и определения» определяет систему управления техническими средствами ОМТ

как «функционально и конструктивно законченное изделие, обеспечивающее управление техническими средствами ОМТ» - СУ ОМТ (СУ МПО - системы управления морскими подвижными объектами).

СУ ОМТ – это система управления техническими средствами (исполнительными устройствами) ОМТ, которые обеспечивают постоянство или изменение по заданному закону кинематических параметров движения, характеризующих положение ОМТ в заданной системе линейных и угловых координат, а также скорость их изменения.

Разные типы ОМТ имеют различные системы управления. Тем не менее, СУ ОМТ имеют структурную общность обусловленную тем, что во всех случаях управляемым объектом является твердое тело, движущееся в воде, воздухе или на границе раздела водной и воздушной среды.

В общем случае система управления ОМТ включает в себя управляемый объект(ОМТ), исполнительные органы (активного или пассивного типа, которых должно быть достаточно для обеспечения требуемых режимов движения), датчики измерения кинематических параметров движения (линейные и угловые, включая наблюдатели для неизмеряемых координат) и вычислительные комплексы, обеспечивающие формирование сигналов управления исполнительными органами.

Синтез алгоритмов работы вычислительного комплекса, выбор числа и схемы размещения исполнительных устройств, построение измерительного комплекса составляют основные задачи проектирования СУ ОМТ, для решения которых привлекаются методы оптимального управления, математического моделирования, методы проектирования вычислительных сетей.

В значительной мере решение этих задач зависит от условий функционирования ОМТ.

Поэтому важным является построение математических моделей движения ОМТ в условиях ветро-волновых возмущений, необходимых для решения задач синтеза.

Литература

1.Ю.А.Лукомский, В.С.Чугунов. Системы управления морскими подвижными объектами. Л.Судостроение.1988.272с.

2.Пантов Е.Н.,Махин Н.Н., Шереметов Б.Б. Основы теории движения подводных аппаратов. Л.Судостроение.1973. 216с.

3. Автоматические подводные аппараты. М.Д.Агеев, Б.А.Касаткин и др. Л.Судостроение. 1981. 224с.

4. Thor I. Fossen. Guidance and control of ocean vehicles. John Wiley & Sons Ltd. NJ.1994. 480p.

Предмет изучения – навигация и управление океанскими подвижными объектами морской техники (ОМТ). Рассматривается проектирование для всех типов морских объектов подобных ПЛ, торпедам, неавтономным и автономным ПА, обычные суда, высокоскоростные суда (крыльевого типа и СВП), буровые платформы.

Примерами таких систем являются:

- системы управления скоростью,

- автопилоты, поддерживающие курс, путевой угол и пр.

- регуляторы разворотов,

- системы траекторной стабилизации,

- динамическое позиционирование,

- системы управления рулевыми приводами,

- системы управления стабилизаторами,

- системы демпфирования вибраций, наведенных морским волнением.

Термины навигации и управление МПО, как единого процесса.

Навигация - процесс определения требуемых курса, координат и скорости МПО, относительно некоторой системы координат (обычно земной), которыми должен следовать объект.

Управление – создание и применение к МПО необходимых сил и моментов, обеспечивающих движение на заданной траектории и стабилизацию движения. Это включает проектирование прямых и обратных связей в виде законов управления.

Пример системы автоматического проектирования пути [4] приведен на рис.1

Рис.1

Проектирование автоматической всепогодной путевой системы для судна требует как продвинутого моделирования, так методов теории оптимального управления. Более того, требуется достаточно точная модель корабля и внешних возмущающих воздействиях.

Генератор рекомендаций использует погодные данные совместно с данными текущего состояния корабля, чтобы вычислить оптимальный путь.

Моделирование движения ОМТ

Моделирование ОМТ включает статику и динамику. Статика связана с равновесием тел в состоянии покоя или движения с постоянной скоростью. Динамика связана с ускоренным движением тел. Статика старейшая из инженерных наук. Более 2000 лет назад Архимедом (287-212 год до нашей эры) был открыт закон гидростатической плавучести. Этот результат является основой для анализа статической устойчивости МПО.

Изучение динамики началось много позднее, пока не были изобретены достаточно точные инструменты для измерения интервалов времени и перемещений объектов. Одни из первых (достаточно точных) время - измеряющих инструментов (водяные часы) были изобретены Леонардо да Винчи (1452-1519). Этот простой инструмент использовал факт, что интервал между капающими каплями воды является постоянным. Научная база динамики была обеспечена законами Ньютона, опубликованными в 1687г.

КИНЕМАТИКА

Дата добавления: 2015-10-31