Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
к (')=Ъ h (')+к № (') - Hh (')]+<~" ('). 'о ?' ? 'ь
ГДЄ /? :
"F1 О _ О F2 ра Калмана;
К - матричный коэффициент усиления фильт-
S^-X'^cfwif),
-W(I)=F^W(I) + W(I)F1-W(I)C1X-1CfW(I) + Xx,
при w(lk) = A,lk<l<i0.
В табл. 3.13 представлены результаты математического моделирования задачи динамического позиционирования в установившемся режиме работы СДП для максимальных значений отклонений от точки позиционирования водолазного бота (от = 500т; Z = 53m; S = IOm; 7"0=2.2м; Jz = 62500тм2; кп = Xn Im = 0,02; к22 = X22Im = 0,55; к№ = X66 Im = 0,45; Sx = 70 м2; Sy = 200 м2) с известными, по данным испытаний модели в бассейне, гидродинамическими и аэродинамическими коэффициентами и при реализации в СДП оптимального закона управления.
' " 247
Таблица 3.13
Используемые измерения Принятый уровень погрешностей измерений (3") Период волны (с) Погрешности (максимальные значения) позиционирования
по месту (m) по курсу (град)
Стандартное НО г% Ф = 3 u,5Sg = 30 м, 20 э,з 1,04
AK = о ф о 1 ,AK = 0,9 , 10 18,1 2,3
5?° = 0,5 м/с
ИСОН 6? = 3m1SsJ* = 9 м. 20 4,0 0,12
- о,Ллгф-3', 10 6,8 0,7
= 0,1 м/с.
й ф z = 0,01 град/с.
s ф 2
= 0,009 м/с
Особенностью движения корабля в режиме динамического позиционирования являются большие значения угла дрейфа ?^-180° < ? < 180°) и существенное изменение угловой скорости рыскания се-, при сравнительно малых значениях линейной скорости хода. Основные возмущения, действующие на судно в данном режиме, являются флюктуации течения и ветро-волновые возмущающие силы и моменты. Поэтому при решении задачи - динамического позиционирования в модели (3.4.7) МПО не учитывалось влияние гидродинамических сил и момента на корпусе судна, которые возникают при его движении.
Моделирование проводилось при следующих значениях возмущений: волна OyBi ~6•10"4Wc2 , период 20 с или 10 с; ветер умеренный, скорость 7 м/с с флуктуациями а„ = 0,46 м/с; флюктуации течения Gf = 0,2 м/с, \хт - 0,5 ч"1.
Цель управления в режиме динамического позиционирования в точке:
минимизация продольного и поперечного отклонений ц.м. МПО от точки позиционирования, т.е. min ^AS^ + AS^ ;
минимизация отклонения курса МПО относительно заданного 248
направления minJAKJ.
Критерий качества для рассматриваемой задачи и дискретного времени представим в следующем виде:
Хы(1х1) =-4-,?-«(2х2) =~Т" "~ весовые коэффициенты; о- / \
иу ит
— допустимые среднеквадратические значения по отклонениям и управляющим воздействиям, которые были приняты на уровне
аД5(д0п.) = Зл*,о-дк(д0п.) = 0,5°;а,^ = 0,1 м/с2,а„ю = 0,01 рад./с2.
Результаты моделирования задачи удержания корабля на галсе при том же уровне действующих возмущений, принятом информационном обеспечении AP и выборе весовых коэффициентов в критерии качества исходя из следующих значений
°-Д5(доп.) = °><-аДА:(доп.) = 0,1°»% = іД\і/с2,айиі - 0,01рад/с2,
показали, что при использовании стандартного НО для установившегося режима работы AP максимальные значения отклонений по месту составили 9 - 9,5 м, по курсу — 1,6 - 2°. При использовании ИСОН отклонения по месту не превышали 3 м, а по курсу — 0,5 - 0,7°.
Следует отметить, что приведенные результаты получены при точном знании параметров модели МПО и действующих возмущений. В действительности, как известно [47], точность решений задачи управления существенным образом зависит от адекватного описания модели МПО. Поэтому при строгом решении задачи управления встает проблема идентификации параметров модели судна и действующих возмущений, для чего необходимо использование нелинейных методов фильтрации. Для этой цели применяется, как правило, либо банк обобщенных ФК, либо алгоритм обобщенного расширенного ФК [26, 64].
249
Полученные результаты подтверждают эффективность использования ИСОН для информационного обеспечения систем авто-(^атического управления движением МПО в условиях значительных ветро-волновых возмущающих воздействий (27, 37]. При этом требования, предъявляемые к точностным характеристикам 0COH в выработке навигационных и динамических параметров Я, как следствие, к элементной базе БИИМ для ее использова-ния на конкретном МПО, должны быть определены исходя из результатов решения задач динамического позиционирования и удержания данного МПО на заданной траектории при оптимальном или принятом законе управления движением.
Cf
250
Глава 4. АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОРИЕНТАЦИИ И НАВИГАЦИИ В ВЫРАБОТКЕ НАВИГАЦИОННЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ МОРСКИХ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
4.1. Общие положения ..
Модель погрешностей ИСОН в выработке навигационных и динамических параметров в современной вскторно-матричной форме в терминах пространства состояний согласно уравнениям (2.4.1) — (2.4.3) имеет следующий вид:
х.
А'-
F.
Ь*4 Fy
G,
.04x3
03х4 Gv
' с, 03у4 и. A U0)" х»0
.O4X3 Cy _ _xvo _
i/i='« +FhVxV + Ghwh -4,(?) = ?)
Уо=П\
+н°
(4.1.1)
Де
Ад1, _ A4,
x, = [Sa. 8т, 8p,f,xK=[? у AVE AVnJ ,xk=[AVh AhJ-векторы состояний погрешностей соответственно аналогов ИСК и вертикали места, а также вертикального канала корректируемого БИИМ,
