Способ управления движением судна при маневре

 

Изобретение относится к области управления движением судов. Способ позволяет повысить точность управления движением судна на криволинейных участках траектории. Для решения этой задачи в предлагаемом способе при движении на криволинейных участках траектории, наряду с сигналами рассогласования по радиусу и угловой скорости разворота, на входы исполнительных механизмов рулей подают сигнал рассогласования между текущим и заданным курсом, причем последний формируют в виде алгебраической суммы двух углов пеленга с судна на центр разворота на данном участке траектории и угла, модуль которого равен 40, л знак противоположен -знаку заданной yi ловой скорости разворота на этом участье. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11I (51) 5 G 05 D I/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ жительный угол перекладки руля — отклонение руля на правый борт, на фиг. 2 — схема осуществления предлагаемого способа управления при движении судна в условиях ограниченного фарватера.

Предлагаемый способ управления движением судна по криволинейному участку траектории, представляющему собой дугу окружности с заданными радиусом и центром, реализуют следующим образом.

Параметрами заданной траектории являются географические координаты . центра поворота Π— широта (о и долгота ф,, радиус поворота R географические координаты точек пачала (Ц,, 9,) и окончания (g,9 ) участка поворот.

Кроме того, к числу заданных параметров движения относятся заданная угловая скорость поворота Я, и заданГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4287269/24 (22) 20.07.87 (46) 07.03.91. Бюл. М 9 (72) Л.h. Элькинд и В.Б,Цейтлин (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(" 1102714, кл. В 63 Н 25/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ

СУДНА ПРИ МАНЕВРЕ (57) Изобретение относится к области управления движением судов, Способ позволяет повысить точность управления движением судна на криволинейных участках траектории. Для pemeния этой задачи в предлагаемом споИзобретение относится к управлению движением судов и может быть использовано для автоматизации управления траекторией движения как крупнотоннажных, так и скоростных судов, например, судов на динамических принципах поддержания.

Целью изобретения является повышение точности управления движением судна на криволинейных участках траектории.

На фиг. 1 изображена схема формирования заданного значения курса, а также отклонения от заданной траектории в соответствии с предлагаемым способом для случаев выполнения поворота вправо (по часовой стрелке j 1 и влево (против часовой 3), при этом стрелкой показано направление на север, эа положительное приращение курса принят поворот судна по часовой стрелке, эа поло2 собе при движении на криволинейных участках траектории, наряду с сигналами рассогласования по радиусу и угловой скорости разворота, на входы исполнительных механизмов рулей подают сигнал рассогласования между текущим и заданным курсом, причем последний формируют в виде алгебраической суммы двух углов пеленга с судна на центр разворота на данном участке траектории и угла, модуль которого равен 90, а знак о прстивоположен знаку эаданнои угловой скорости разворота на этом участке. 2 ил.

1633378 ный курс К, которые не являются не-, эависимъпки, а связаны с параметрами заданной траектории следующими соотношениями

630= R о где V — скорость хода судна, К = П вЂ” 90 (2)

О случая поворота вправо (фиг.1ч) для и

Ко = П + 90, (3)

Для поворота влево (фиг.13), причем пеленг П определяется в соответствии

Г с выражением (9 — 9 )сов Ч

П = arctg

Ч

Знак второго слагаемого в выражениях (2) и (3) определяется направлением поворота — он противоположен знаку заданной угловой скорости 63,Д

В процессе выполнения маневра непрерывно определяют текущие параметры движения, курс К, угловую скорость поворота Я (или, что то же, производную курса К), скорость хоpa V, географические координаты судна (p, Q, радиус поворота R. Курс К получают от курсоукаэателя, скорость поворота Ы вЂ” от ДУСа или посредством дифференцирования сигнала К, скорость хода V — от лага, географические координаты — от навигационной системы. Текущий радиус поворота R определяют иэ соотношения

/ где 0(. - коэффициент пропорциональности.

Сигнал отклонения (1 от заданной траектории формируют следующим образом.

Модуль этого сигнала определяют как модуль разности между текущим

R и заданным R радиусами поворота, знак сигнала определяют как знак, соответствующий знаку произведения указанной разности на производную курса.

Управление движением судна по предлагаемому способу реализуется подачей на входы исполнительных механизмов рулей комбинации сигналов, 15 пропорциональных рассогласованию по курсу, производной курса, отклонения от заданной траектории.

Закон управления (ЗУ) рулями судна реализуют в виде (7= п ° 6K+ п цК + пд а, (5) где К = К вЂ” Ко — рассогласование по курсу,, б К = (Д вЂ” Я вЂ” рассогласование по производной курса а — отклонение от заданной траектории, и, и„, n > — коэффициенты передачи

ЗУ.

Угол перекладки руля в связан с суммарным сигналом G соотношением — Wi0, (6) 20 где W — передаточная функция исполнительного механизма.

Предлагаемое использование в составе управляющего воздействия на рули сигнала рассогласования по курсу позволяет сохранить в структуре регулятора один из важных контуров местной обратной связи, благодаря чему упрощается решение задачи обеспечения устойчивости управления движением судна при повороте и повышается точность удержания судна на заданной траектории.

Кроме того, сохранение курса в

35 числе perулируемых коорлинат при движении судна на развороте может иметь самостоятельное значение, в особенности в тех случаях, когда фарватер движения ограничен, например, в уэ4О костях, на акваториях с интенсивным движением и т.п.

На фиг. 2 в качестве примера показана зависимость требуемой ширины фар-. ватера от используемого способа уп4> равления разворотом судна, относительный диаметр установившейся циркуляции которого составляет 2,5, 0— центр разворота, P — центр тяжести судна, S — точка судна, ближайшая к центру 0 в процессе установившегося разворота с нулевым дрейфом, N — соответственно наиболее удаленная от 0 точка судна в процессе выполнения разворота.

В случае установившегося разворота требуемая ширина фарватера (точнее ее нижняя оценка f, обусловленная геометрическими соотношениями, т.е. разностью ON-OS) минимальная. При

П

1 где П, 25

Fan Цр

30 п

5 16333 отсутствии курса в числе регулируемых координат при выполнении разворота продольная ось судна может отклониться от вектора скорости, При величине такого отклонения аК требуемая ширина фарватера увеличивается на величину hf, При относительном удлинении судна, равном 10, и Ь К о

10 величина а f составляет око1О ло 307 от величины f + 6f (фиг.2) .

При выполнении разворота на фарватере ограниченной ширины предлагаемый способ управления позволяет обеспечить большое удаление суд- 1 на от кромок фарватера и, таким образом, наряду с повьппением точности управления повысить беэопасность движения при маневре.

20 формула изобретения

Способ управления движением судна при маневре, заключающийся в формировании управляющего воздействия на рули судна в виде суммы сигнала рассогласования между текущим и заданным значениями угловой скорости разворота и сигналом отклонения от заданной траектории, модуль которi) го определяют как модуль разности между текущим и заданным радиусом разворота, а знак — в зависимости от знака произведения укаэанной разно.сти на заданную угловую скорость разворота, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности управления, измеряют текущий курс и управляющее воздействие на рули судна, суммируют с сигналом рассогласования между текущим и заданным значениями курса, причем заданное значение курса определяют как сумму двух углов — пеленга с судна на центр разворота и угла, модуль которого равен 90, а знак противоположен знаку заданной угловой скорости разворота, а значение пеленга вычисляют следующим образом (9о фр;) соэ р

are ty, пеленг с судна на центр ра эворi-.та, долгота центра разворота судна и места нахождения судна соответственно; широта центра разворота судна и r«i та нахождения судна соответственно.

1633378 иг 2

М iV

Составитель Л.Цаллагова

Редактор И.Дербак Техред А.Кравчук Корректор0.ципле

Заказ 616 Тирам 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101