Устройство для управления движениемплавучего сейсморазведочного комплекса

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ()842724

И3ОЬРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву

I (51) M. Кл.

$ 05 X) 1/00 (22) Заявлено 21. 07. 78 (21) 2650703/18-24 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет во делам изобретений н открытий

Опубликовано30,06,81. Бюллетень ¹ 24 (53) УДК 62,50

{088.8) Дата опубликования описания 3 1.06 .8 1

Б. А. Бондаренко, И. Ф. Глумов, В. Е.

В. П. Майко, И. Ф. Матусевич, B. А. Н и P. Ф. Фрейдзон

Ленинградский ордена Ленина электротех институт им. В. И, Ульянова(Ленина) и Г отделение Научно-исследовательского ин геофизики р>жного морского научно-произ геолого-геофизического объе инения "Южм (72) Авторы изобретения (7I) Заявители (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПЛАВУЧЕГО

СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНОГО КОМПЛЕКСА

Изобретение относится к управле- Известно также устройство, которое нию подвижными объектами, в част- дополнено блоком предсказания (2), ности для управления судами, букси- Наиболее близкий техническим рерующими за кормой — сейсмографные ко- шением к предлагаемому является устсы(С1 К), когда необходимо обеспечи- ройство для управления движением комвать точную стабилизацию такого ком- плекса автоматически приспосабливаюплекса на заданной траектории с уче- щееся к изменению динамических характом безопасности буксировки, осущест- теристик управляемого объекта(УО), совлять вывод СГК на новую траекторию, держащее блок прогнозирования повев частности, при большой протяжен- . дения УО и блок формирования управности СГК (до 3000 метров), когда уве- ления, 10 личивается вероятность повреждения В этом устройстве заданная траек косы как самим судном-буксиром, так тория некоторого движущегося объек.и встречающимися на пути препятствия- та формируется датчиком и поступает ми в виде мелей, скал, движущихся в оптимизатор управляющих воздейст15 объектов и т. д. вий, Туда из блока настройки модели подаются уточненные значения коэффиИзвестно устройство для стабилиза- циентов модели процесса А и и отфильтцйи на заданной линии профиля, в ко- рованная блоком оптимальной фильтрач тором предусмотрен замкнутый контур,ции информация » - переменных состо1 управления по величине отклонения от яния объекта, На основании полученной заданной траектории, содержащее дат- информации и с учетом ограничений Я»„ чик курса, датчик скорости, датчик наложенных на переменные состояния УО, координат, устройство управления,111, оптимизатор отыскивает оптимальные

842724

3 значения управляющих воздействий

Эти .управления реализуются на регуляторе УО. Информация о текущем значении переменных состояния Х в виде наблюдаемых на Выходе датчика переменных сос.сяния УО значений 2„ посту5 пает в блок оптимальной фильтрации.

Поиск оптимальных управлений 1 в этом устройстве осуществляется неоднократным интегрированием уравнений свободного движения на прогнозирующей моцели при фиксированном положении управляющего органа и заданных в начале цикла расчета значениях Х (g o)

Прогнозирование дви)кения УО на отре15 зок времени прогноза Т„5росуществляется за время й-1:, в течение которого величина управляющего Воздействия

Остае!Ся пе11зменнсй Ь3.

Однако применение таког0 jjcT1)OEIcTBB)p для управления движением сейсмсразведо иного комплекса невозможно, так как прогнозирование поведения сложного объекта с распределенными параметрами, .каким яв)111ется сейсморяз- 25 вецочный 1:омплекс (СР1<) даже на достаточно )ïpîùåEIíîé моделиртребует довольно значительного времени, что делает предположение о малости д

НЕПРИЕМЛЕМЫМ, ТЯК КЯК ОПТИМЯЛЬНОЕ 30

H1 HB IHJIbIIbiH Moi4BHT kg Упуавление может оказаться для реального вре-! мани =с + а1:, с которого оно начинает реализоваться па УО, далеко не лучшим. 35

1,е ib изсбретени1я — пОВышение тсч- r нОсти 5-стрОйстВЯ

Поставленная цель достигается тем, что в устройство ввецепы экстраполятора состояния судна, вариатор у 1ряВллю!цих Воздеиствии л01 ическии бло-.- прррчем датс1и1.; заданной 1 раек— торин и дат-1ик ограничений на переменные состояния судна соединены со входами экстраполятора состояний 45 судна, на другие входы которого подключены выкод блока оптимальной фильтрации, выход дат1ика скорости движенй11 ксмплекся и ВыхОд датчика на г>игационны). препятствий, выход экст- 50 раполятора состояний судна соединен со вторым входом оптимизатора управляющих воздействий, к третьему входу которого подключен вариатор управляю1UHx B0 3,IIeécTd HEI iIepHbIH Bblx0p 0IITHMH 5S затора управляющих зозцействий соединен с первым входом логического блока, ко второму входу которого подключен выход блока оптимальной фильтрации, выхоц логического блока подключен кс входам блока настройки модели„ блока оптимальной фильтрации, исполнительного элемента с управляемым объектом.

А также для повышения качества управления устройство содержит .датчик положения сейсмографной косы, вычислитель средних значений и экстраполятор положения сейсморазведочного комплекса, на входы которого подключены выходы датчиков положения сейсмографной косы, навигационных препятствий, скорости движения комплекса, выходы блоков оптимальной фильтрации и настройки модели и через последовательно соединенные логический блок и вычислитель средних значений — второй выход оптимиза-.ора управляющих воздействий, а выход экстраполятора положения сейсморазведочного комплекса подключен ко входу датчика заданной траектории.

На чертеже представлена блоксхема устройства для управления движением подвижного сейсморазведочного комплекса.

Устройство включает датчик 1 заданной траектории, датчик 2 навигационных препятствий, экстраполятор 3 состояния судна дя.тчик 4 ограничений

) ня переменные состояния судна, датчик

5 скорости движения комплекса, вяриатор б управляющих воздействий, блок

7 оптимальной фильтрации, датчик 8 положения сейсмографной косы, экстраполятор 9 положений сейсмсразведочного комплекса, оптимизатор 10 управляюших воздействий, вычислитель 11 средних значений 11,блок 12 пястройки модели, логический блок 13,исполнительный элемент 14 с управляемым объектом, датчик 1) переменных состояний судна.

Предлагаемое устройство работает ,,слер ующим образом, lt

Б процессе движения СРК происходит изменение углов курса Х и дрейфа Х судна, угловой скорости рыскания Х, положения центра тяжести судна в неподвижной относительно

Земли системе координат Х4 и Х5меня1отся и углы перекладки руля Х .

Эти переменные Х„ (1 =. 1 2,...,6) измеря1отся датчиком 15 переменных состояния судна и в смеси с п|умями

1змерения в виде переменных

842724 6 различные варианты управлений, вырабатываемых вариатором 6, по минимуму критерия качества.

В оптимизаторе 10 итеративно фор5 мируется управление У (Х )

1 а н вычислителе Il определяется о таким путем последовательных усреднений массив средних значений управляющих воздействий Y(l ) ко11 1 торые поступают в логический блок 13.

В момент времени f.g+p+ где b,$

1 время вычисления в логическом блоке

13, из блока оптимальной фильтрации поступает информация о состоянии

УО на это время в виде оценки

Логический блок 13 находит из массинон те два значения У и Ч, которые соответствуют текущему состоянию судна, Управление Ч в течение очередного цикла расчета длительностью в g > реализуется на УО, а среднее значение Y поступает в экстраполятор положений сейсморазведачного комплекса. Тцца же поступают а 25 уточненные значения коэффициентов А оценка состояния ) УО на момент

Ь

Еg+ й1, координаты каждой точки СГК.

По результатам прогнозирования экстраполятор 9 оценивает близость прохождения СРК по отношению к указ .Híûì датчикам 2 навигационных

) препятствий и, в случае необходимости выдает в датчик 1 сигнал Ll Ъ> корректирующий первоначально заданную

Описапный ныше порядок работы уст-. ройства повторяется далее с цикличностью М ь- . формула изобретения

5 поступают и блок 7 оптимальной фильтрации измеренных величин. Здесь на основании информации об изменении параметров самонастраивающейся модели А (гп = 1,2...), поступившими из блока 12 настройки модели с учетом динамики УО и действующих на нег управляющих сигналов У, определяются неинероятнейшие значения М„ в виде оптимальных оценок ) „ . Эти оценки переменных состояния судна поступают в канале каждого цикла расчета в блок 12 настройки модели, в логический блок .13, а также н оба экстраполятора. В блоке настройки модели.на,основании рассогласования переменных состояния модели и реального процесса постоянно йроис ходит уточнение параметров А,D соответствии с изменением динамических характеристик УО. В начале цикла расчета датчик 1 заданной траектории выдает в экстраполятор состояний судна 3 учас ок траектории, по которой должно пройти судно з время от начального момента t g до момента „=1 g + I5 4 + TIIp (TIIp >) ь+) в виде функции времени = (7

Туда же в начале цикла поступает информация о значениях скоростей движения судна на текущий момент от датчика 5, а также сведения P(х,у о находящихся на пути следования комплекса навигационных препятствий от .датчика 2 навигационных препятствий. С выхода датчика 4 в экстраполятор 3 постоянно поступают также значения ограничений Я . на колебания углов курса и дрейфа судна и его угловой скорости, а также íà 4Î углы перекладки руля. Эти ограничения, вызванные необходимостью обеспечения нормального функционирования закрепленных на СГК приемников первичной геолого-геофизической инфор- 45 мации, задаются в зависимости oI программы плавания. Используя поступившую в начале цикла информацию, экстраполятор состояний судна определяет с учетом программы плавания 50 и соответствующего данной программе нида критериальной функции. массивы, физически возможные и незапрещенные наложенными ограничениями.

Далее эти массивы поступают в оптими- 55 затор 10 управляющих воздействий, где на настраиваемой модели оцениваются для каждого набора значений Х.

1, Устройство для управления движеIIIIåì ппану чего сейсморазведочного комп"åêñà, содержащее датчики заданIIoй траектории, переменных состояний судна, ограничений на переменные сос-, o- IIè|I судна, скорости движения

IIoIIII:.àêoII навигационных препятствий и блок настройки модели, первый выход которого связан со входом блока оптимальной фильтрации, выход которого ".îåäèíåí со входом блока настройII:I модел."--=, второй выход которого подкл:очен к первому входу оптимизатора управляющих воздействий, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в

84т2726

И точники информации, 11 1 f33

ВН1ИП14 Заказ 5097/56 Тираж 940 Подписное

Филиал ПП11 11атент", г., Ужгород,ул.Проектная,- него введены экстрапалятор состояния судна, вариатор управляющих воздей-, ствий, логический блок, причем датчик заданной траектории и датчик ограничений на переменные состояния судна соединены со входами экстраполятора состояний судна, на другие входы которого подключены выход блока оптимальной фильтрации, выход датчика скорости движения комплекса и вьгход датчика навигационных препятствий„ выход экстрапалятара состояний судна соединен со вторым входом оптимизатора управляющих воздействий, к третьему вхоцу которого подключен вариатар управляющих воздействий.,первый выход оптимизатора управляющих воздействий соединен с первым входом логического блока, ко второму входу которс го подключен выход блока оптимальной фильтрации, выход логического блока подключен ко вхоцам блока настройки модели, блока отттимальной фильтраттии„ исполнктельнага элемента с управляемым объектом.

2. Устройства но п.1, о т л ич а ю щ e e с я тем, та, с целью павьттттения ка .ества управления, устройство содержит датчик положения сейсмографной косы, вычислитель средних значений и экстраполятор палойения сейсморазведочнаго комплекса, на входы которого подключены выходы датчиков положения сейсмографной косы, навигационных препятствий, скорости движения комплекса, выходы бттоков оптимальной фильтрации и настройки модели и через последовательно соединенные логический блок и вычислитель средних значений второй выход оптимизатора управляющих воздействий, а выход экстраполятора положения сейсморазведочного комплекса подключен ко входу дат— чика заданной траектории. принятые за внимание при экспертизе щ 1. Гулька Ф. Б. и др. Метод прогнозирования при помощи АВМ и его применение."Автоматика и телемеханика", 1964, 11 6, т. ХХУ.

2, Патент США 1 - 3599157, 25 кл, 360-172.5, апублик. 1971.

3.„ Красовский A А. и др. Универсаль:.ые алгаритмы оптимального управления I:eïpåpûâíûìè процессами.,М., "н=. ;ка", 1977 с, 40 (прататитт) .