Изучение специфические особенностей ПА как объекта оптимального управления и

функционально-алгоритмических структур ИУС координированного управления рулевыми органами и силовой установкой
СОЗДАНИЕ

ИНФОРМАЦИОННО-МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-АЛГОРИТМИЧЕСКИХ СТРУКТУР СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОРАБЕЛЬНЫХ МНОГОАГРЕГАТНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И РАЗРАБОТКИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЁРОВ

аппарата (ПА) как объекта оптимального управления

Сравнительный анализ процессов пространственного маневрирования

в горизонтальной плоскости для ПА и летательных аппаратов

Синтез на основе полученных результатов различных вариантов функциональной и алгоритмической структур оптимального управления процессами пространственного маневрирования ПА в экстремальных ситуациях с организацией скоординированных воздействий на силовую установку аппарата (двигательно-движительный комплекс - ДДК) и рулевые устройства (рулевые машины) вертикальных (ВР) и горизонтальных (ГР) рулей при обеспечении условий безопасности плавания, заданных в виде ограничений на потенциально опасные координаты объекта - крен и дифферент (тангаж).

координат

времени выхода на заданный курс
Соблюдение наложенных ограничений на опасные координаты

- крен и дифферент

оператор В.Н. Козлова:
Динамическая нелинейная характеристика типа «упор»:
предикатное описание:
оператор

В.Н. Козлова:

и v вычисляются по формулам:

 

при идеальном удержании крена при помощи воображаемых дополнительных механизмов ПА

(носовых горизонтальных рулей (НГР)) и при наличии контура стабилизации глубины.

Анализ модели без ограничения на крен и при наличии контура стабилизации глубины.

Выявление оптимальных по критериям быстродействия и минимизации радиуса циркуляции значений перекладки вертикального руля и скорости хода при стабилизации глубины и осуществлении глубоких маневров по курсу при различных ограничениях на допустимый крен.

и минимум времени выхода на курс достигается в одной точке!!!!
Минимум

радиуса циркуляции и минимум времени выхода достигаются при разных значениях скорости V

положения руля при ограничениях угла крена

аппаратов (ЛА) при осуществлении ЛА правильного виража
Зависимость от времени

радиуса и времени выполне ния правильного установившегося виража
Остославский И.В., Стражева И.В. Динамика полета. Траектории летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1969. (гл. IX «Движение летательного аппарата в горизонтальной плоскости. Понятие о пространственном маневре», с. 278 – 298).

ДВУМ КРИТЕРИЯМ:
МИНИМУМИЗАЦИЯ РАДИУСА ЦИРКУЛЯЦИИ и

- МАКСИМАЛЬНОГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ВЫХОДА НА ЗАДАННЫЙ КУРС

См. Файл «YU_PA1.MOD»

различных значений максимально допустимого крена:

5, 10, 15, 20, 25, 30 градусов.
При этом начальная скорость в каждом случае будет одинакова - 14 м/с.

«Подводный аппарат – рулевые устройства – двигательно-движительный комплекс»

2. Разработаны

оригинальные математические модели существенно нелинейных динамических элементов, в частности, сервоприводов с ограничениями их скоростных характеристик и нелинейностями типа «упор», гистерезисных элементов, аналоговых мажоритарных элементов. Предложенные модели отмеченных и других типовых нелинейных звеньев исключают необходимость в использовании сложных предикатных описаний условий их функционирования.

3. Разработана и программно реализована в среде отечественного Программного Комплекса «Моделирование в технических устройствах» полная математическая модель пространственного движения «гипотетического» подводного аппарата (ПА) для целей исследования новых принципов управления и проектирования функциональных и алгоритмических структур систем управления рулевыми устройствами и двигательно-движительным комплексом с отображением результатов моделирования в виде графиков изменения во времени определяющих переменных (глубины, курса, скорости, крена, дифферента, положения рулей, частоты вращения гребного винта) и в виде траекторий перемещения центра тяжести ПА в Земных осях координат.

реализацией виртуальных панелей пультов управления. Продемонстрирована возможность обеспечения на виртуальных

панелях пультов визуализации фактических угловых перемещений корпуса ПА (крена, дифферента и других параметров), то есть реализации «анимационных эффектов».


5. Проведена серия вычислительных экспериментов по исследованию некоторых принципов и алгоритмов координированного управления рулевыми устройствами кормовых горизонтальных и вертикальных рулей и двигательно-движительным комплексом при оптимизации процессов пространственного маневрирования ПА по временным и траекторным критериям в экстремальных режимах при ограничениях на потенциально опасные координаты крен, дифферент), накладываемых условиями безопасности плавания.

по протоколу TCP/IP с :

Моделями функциональных, алгоритмических и технических структур

многоуровневой управляющей системы;

Моделями внешних аварийных возмущений, в том числе при движении ПА вблизи взволнованной поверхности моря, при выходе из строя главных движителей и переходе на режим стабилизации без хода, при резком нарушении балансировок по силам и моментам при применении, например, оружия, при нарушении герметичности прочного корпуса (затопление отсеков), при заклинках рулевых устройств и других возмущений;

Виртуальным пультом управления со всеми органами управления и приборами сигнализации и индикации, включая предложенные новые способы представления информации с элементами анимации и мультипликации;

Дисплейным пультом Руководителя обучения для задания режимов обучения, ввода аварийных нарушений.

Проектирования (САПР) функциональных, алгоритмических, технических и других видов структур управляющих

систем (УС), обеспечивающей также проведение эргономических исследований для отработки новых способов отображения информации с моделированием в реальном масштабе времени процессов управления с реальным оператором (!) за многоэкранным дисплейным пультом управления и выявление в том числе фактичеких предельных возможностей Человека при управлении объектом в в аварийных режимах и форс-мажорных ситуациях.



8. Исследованы с помощью разработанного ИМК нерешенные до настоящего времени вариационные задачи оптимального по временным и траекторным критериям пространственного маневрирования ПА в экстремальных ситуациях (задачи уклонения от оружия, предотвращения столкновений, обхода препятствий и др.) с организацией скоординированных воздействий на силовую установку аппарата и рулевые устройства при обеспечении условий безопасности осуществления маневров - выполнение ограничений на потенциально опасные координаты объекта - крен, дифферент, глубину.

полностью вскрытых, свойств ПА как многомерного объекта оптимального управления, определены

структуры оптимальных траекторий, роль и взаимодействие рассматриваемой совокупности управляющих органов при оптимизации различных режимов пространственного движения объекта, а также его экстремальные (предельные) маневренные свойства (характеристики).

10. Предложены новые способы и разработаны оригинальные алгоритмы координированного управления автоматизированными рулевыми машинами и силовой установкой (ДДК), обеспечивающие близкие к оптимальным по быстродействию:

маневры ПА по курсу с одновременной минимизацией радиуса циркуляции;
пространственные маневры корабля по курсу и глубине с одновременным изменением курса и глубины.