устройство прогнозирования будущего состояния корабля
Классы МПК: | G05D1/00 Управление или регулирование величин, определяющих местоположение, курс, высоту или положение в пространстве наземных, водных, воздушных или космических транспортных средств, например с помощью автопилотов B63B49/00 Размещение морских инструментов и навигационных вспомогательных принадлежностей B63H25/04 автоматические, например реагирующие на изменение показаний компаса |
Автор(ы): | Острецов Г.Э., Памухин С.Г., Клячко Л.М., Мрыкин В.О. |
Патентообладатель(и): | Институт проблем управления РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-01-03 публикация патента:
20.09.2002 |
Изобретение относится к области управления подвижными объектами, в частности к стабилизации корабля при возмущениях. Техническим результатом является повышение безопасности управления движением корабля при периодически повторяющихся сильных возмущающих воздействиях, величина которых и время приложения заранее известны, а также заранее известен характер будущего управляющего воздействия. Устройство содержит датчики угла дифферента, угловой скорости, скорости хода корабля, блок памяти, вычислитель, индикаторы, блоки уставок, компараторы, задатчик интервала времени прогноза, блок внешнего воздействия, блок управления воздействием, блок программы работы. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство прогнозирования будущего состояния корабля, содержащее датчик угла дифферента, датчик угловой скорости и датчик скорости хода корабля, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока памяти, выход которого подключен к первому входу вычислителя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго индикаторов, отличающееся тем, что содержит блок программного управляющего воздействия, программный блок внешнего воздействия, блок программы работы, первый и второй блоки уставок, первый и второй компараторы, третий и четвертый индикаторы и задатчик интервала времени прогноза, выход которого соединен с входом блока программы работы, выходы которого соединены соответственно с вторым входом вычислителя, входом блока программного управляющего воздействия, входом программного блока внешнего воздействия и четвертым входом блока памяти, третий и четвертый входы вычислителя соединены соответственно с выходом блока программного управляющего воздействия и выходом программного блока внешнего воздействия, выходы первого и второго индикаторов соединены соответственно с первыми входами первого и второго компараторов, к вторым входам которых подключены соответственно выходы первого и второго блоков уставок, а выходы компараторов соединены соответственно с входами третьего и четвертого индикаторов.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области управления кораблем при наличии внешних и управляющих воздействий, величины которых и время приложения заранее заданы. Известен задатчик-предсказатель курса судна [А.С. СССР 505156], включающий датчики угла и угловой скорости, сумматор, индикатор предсказанного угла и сумматор. Прибор используется судоводителем для исключения ошибки при выполнении маневров. Индикатор показывает будущее положение судна в самом начале маневра. Известен также задатчик курса судна с прогнозированием [А.С 610721, кл. G 05 D 1/00, принятое нами в качестве прототипа], включающий датчики угла и угловой скорости, сумматор, индикатор предсказанного значения угла курса судна (показывающий курс судна после окончания углового маневра, если рулевой начнет обратную перекладку руля в данный момент времени). 1. Оба предсказателя не учитывают внешние воздействия и поэтому в случае появления каких-либо возмущений их прогноз не будет соответствовать будущему действительному значению. 2. Кроме того, в целом ряде случаев бывает необходимо контролировать исправность работы всей системы, что в рассмотренных выше устройствах сделать нельзя, т.к. они прогнозируют выбор времени переключения исполнительного органа для обеспечения выхода в заданную трубку значений выходного параметра и не позволяют обеспечить контроль исправности системы управления в процессе одержания корабля особенно при наличии возмущающего и управляющего воздействия. 3. Известные предсказатели позволяют определить момент времени переключения, но не позволяют при принятой стратегии работы прогнозировать будущее состояние корабля в фиксированный (заданный заранее) момент времени, а это необходимо для повышения живучести системы управления движением инерционным объектом - каковым является корабль. Целью предложенного изобретения является устранение отмеченных выше недостатков и создание устройства, прогнозирующего угол дифферента и угловой скорости в заранее заданный будущий момент времени и сравнении их с допустимыми значениями (уставками). Поставленная цель достигается:1. Дополнительным введением в устройство прогнозирования блока программного управляющего воздействия, программного блока внешнего воздействия, блока программы работы, двух блоков уставок, двух компараторов и задатчика интервала времени прогноза, выход которого соединен со входом блока программы работы, четыре выхода последнего соединены соответственно с вычислителем, блоком программного управления, программным блоком внешнего воздействия и блоком памяти, второй, третий и четвертый входы вычислителя соединены соответственно с блоком программы работы и блоками внешнего и управляющего воздействий, два выхода вычислителя соединены соответственно с входом первого и второго индикатора, а выходы последних соединены соответственно с первым входом первого и второго компараторов, на вторые входы которых подключены выходы первого и второго задатчика, выходы компараторов соединены соответственно с третьим и четвертым индикатором. 2. Прогнозированием в данный момент времени состояния корабля в будущий наперед заданный момент времени (tпредск) с дискретным повторением вычисления прогноза через
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189624/2189624-2t.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189624/2189624-3t.gif)
Рассматриваемое первое решение относится к значению i=0, при котором после каждого шага интегрирования величины возмущающих и управляющих воздействий поступают из программных блоков 8, 9 в изменившемся расчетном времени. При втором шаге - это время "to+step", при третьем шаге интегрирования - "to+2
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189009/8226.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189009/8226.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189009/8226.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189624/2189624-4t.gif)
Vу,
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189624/2189624-5t.gif)
К1,..К4 - гидродинамические коэффициенты судна КJ=(V),
Mвоз, Fвоз - возмущающий момент и сила,
Мупр, Fyпp. - управляющий момент и сила,
i - обозначает цикл повторения вычисления. Максимальное количество циклов повторения решения (i max) определяется временем прогноза
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189624/2189624-6t.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189014/916.gif)
Если не наблюдалось каких-либо сбоев в работе системы управления движением корабля, то поступит команда на запуск третьего цикла решения, когда текущее время будет равным t2=to+2
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189009/8226.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189287/968.gif)
![устройство прогнозирования будущего состояния корабля, патент № 2189624](/images/patents/281/2189021/969.gif)
Класс G05D1/00 Управление или регулирование величин, определяющих местоположение, курс, высоту или положение в пространстве наземных, водных, воздушных или космических транспортных средств, например с помощью автопилотов
Класс B63B49/00 Размещение морских инструментов и навигационных вспомогательных принадлежностей
Класс B63H25/04 автоматические, например реагирующие на изменение показаний компаса