Теоретические и прикладные основы безопасности управляемого движения скоростных судов


Скачать 206,68 Kb.
PDF просмотр
НазваниеТеоретические и прикладные основы безопасности управляемого движения скоростных судов
страница8/14
Амбросовский Виктор Михайлович
Дата конвертации16.08.2012
Размер206,68 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьСистемный анализ, управление и обработка информации (технические системы)
Год2010
На соискание ученой степениДоктор технических наук
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14

15 
квазислучайный  процесс,  параметры  которого  зависят  от  интенсивности 
волнения, скорости хода судна и угла встречи с волной, в некоторых режимах 
движения могут возникать параметрические колебания. Это связано с тем, что 
скорость  хода  судна  и  угол  встречи  с  волной  также  являются  случайными 
процессами  (угол  встречи  с  волной – вследствие  изменения  курса  судна).  В 
задачах, когда курс и скорость хода считаются постоянными, такой проблемы 
не  возникает.  Эти  эффекты  не  отражают  действительность  и  должны  быть 
устранены. 
В  качестве  способа  устранения  нежелательных  параметрических 
колебаний  предложено  учитывать  при  моделировании  волнения  зависимость 
параметров волнового воздействия не от скорости хода и угла встречи с волной, 
а  от  их  усредненных  (пропущенных  через  фильтр  низкой  частоты)  значений, 
причем  свойства  используемых  фильтров  должны  быть  таковы,  чтобы 
учитывать  маневрирование  судна  (медленное  движение),  но  не  учитывать 
частоты самого волнения. 
Кроме того, рассмотрены методы проведения маневренных, мореходных 
испытаний скоростных судов, определены методы обработки этих измерений и 
рассмотрено  методы  идентификации  параметров  математических  моделей 
движения скоростных судов. 
Для  обработки  данных  предложен  алгоритм  фильтрации  в  частотной 
области. 
Пусть  мы  имеем  измеренный  сигнал  x(t) ,  ∈[ ,
t
]
max   с  постоянной 
дискретностью  Δ .  
Будем  полагать,  что  сигнал  имеет  период  tmax . В  этих предположениях, 
вычисляем  дискретное  преобразование  Фурье
 
  ) ( ∈[−1/ 2Δ 1
, / 2Δ]) 
используя алгоритм БПФ. ( )  - функция с комплексными значениями). 
1) Выбираем оконную функцию в частотной области  )   Оконная 
функция должна удовлетворять следующим требованиям:  
-  )  должна быть нулевой при  | |> max
F
, где мы предполагаем, что 
диапазон  существенных  частот  сигнала  меньше,  чем  max
F
  и  все  измерения  с 
частотами выше | |> max
F
 - это шумы. 
-  Кроме  того, )
  должна  быть  достаточно  гладкой  (например,  не 
следует  выбирать  прямоугольное  окно).  Это  условие  позволить  обеспечить 
отсутствие паразитных колебаний после возврата во временную область. 
2) Вычисляем ) = )) . 
3) Вычисляем  обратное  преобразование  Фурье  и  получаем  
y(t) = filtere  
x(t) . 
Одна из основных проблем на этом пути в том, что  x(t)  на самом деле не 
периодический процесс, а может быть частью переходного процесса (например, 
скорость судна) и после фильтрации  y(t)  будет периодическим и в точках  = 0 
и tmax  будут равны: 
y(0) = y(t
) = (x(0) + x(
)) / 2
max
tmax

Для устранения этого недостатка была предложен следующий подход.  
 

16 
Сигнал  x(t)   симметризуют  перед  фильтрацией  так,  что  он  становится 
определенным на интервале [−t
,
]
max tmax . 
Для  ~x(t)   мы  используем  описанную  выше  процедуру  частотной 
фильтрации.  В  результате  мы  получим  фильтрованный  сигнал  ~y(t)   на 
интервале [ t

,
]
max tmax : 
~
y(t) = y(t) , ]
∈[ ,
tmax . 
Рассмотренный  алгоритм  позволяет  также  определять  производные 
обрабатываемых  сигналов,  что  свою  очередь  позволяет  восстанавливать, 
действующие  на  судно  силы  и  моменты,  частности  от  активных  средств 
управления движением. 
В  ТРЕТЬЕЙ  ГЛАВЕ  рассмотрены  методы  синтеза  регуляторов 
демпфирования  качки  скоростных  судов.  Для  широкого  класса  скоростных 
судов,  спектральные  характеристики  возмущающего  воздействия  (морского 
волнения)  и,  в  частности  частотная  полоса,  содержащая  основную  часть 
энергии  возмущения,  могут  меняться  в  широких  пределах  в  зависимости  от 
скорости 
и 
направления 
движения 
судна. 
Другой 
особенностью 
рассматриваемой  задачи  является  наличие  нескольких  точек  приложения 
возмущающих  сил,  которые  могут  быть  связаны  (коррелированны)  или 
независимы.  В  этих  условиях  демпфирование  качки  судна  предполагает 
компенсацию возмущения с неопределенными характеристиками. 
Для придания объекту демпфирующих свойств, позволяющих уменьшить 
влияние  волнения  на  движение  судна  и  тем  самым  уменьшить  качку  судна, 
предложен  регулятор,  обеспечивающий  в  требуемой  полосе  частот  "провал" 
АЧХ  замкнутой  системы  от  возмущения  к  стабилизируемому  выходу. 
Предложенный  регулятор  перестраивается  в  процессе  движения  судна  для 
компенсации  изменения  полосы  частот  действующего  возмущения.  Для  этого 
регулятор  параметризован  минимальным  числом  коэффициентов,  которые 
однозначно  определяются  полосой  частот,  где  следует  обеспечить 
демпфирующие свойства замкнутой системы.  
Синтез регуляторов в системах демпфирования качки судна проводится с 
использованием  линейной  математической  модели,  записанной  в  отклонениях 
от  устойчивого  установившегося  состояния  (балансировочного  режима), 
которая  приводится  к  матричному  дифференциальному  уравнению  общего 
вида: 
x&(t) = Ax(t) + B u(t) + B f (t)
2
1

z(t) = Cx(t) , 
y(t) = Cx(t) + (
w t) , 
n
m
l
∈ R u
 , ∈  , ∈ 
где  z(t)  - стабилизируемый выход объекта; )
y( - измеряемый выход объекта. 
Вектор  возмущения  (t)   считается  узкополосным  полигармоническим 
или  случайным  стационарным  процессом  с  переменными  спектральными 
свойствами, компоненты которого могут быть коррелированны между собой. 
 
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница