Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Разработка алгоритмов автоматического управления движением катера
-
Оформление работы
-
Список литературы по ГОСТу
-
Соответствие методическим рекомендациям
-
И еще 16 требований ГОСТа,которые мы проверили
Введи почту и скачай архив со всеми файлами
Ссылку для скачивания пришлем
на указанный адрес электронной почты
Содержание:
Введение 2
1 МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ КАТЕРА 4
2 ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ 10
3 СИНТЕЗ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ 15
Функция F(p,kr,Tr) будет максимальна если: 17
kr=1,Tr=1.9. 17
Переходный процесс при ПИ-регулировании представлен на рисунке 3.5. 17
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ СТАБИЛИЗАЦИИ 24
4.1 Выбор среды моделирования 24
4.1 Результаты моделирования 29
Заключение 38
Список использованной литературы 39
Введение:
Актуальность темы. В настоящее время большое внимание уделяется безопасности мореплавания. В связи с увеличением количества катеров, становится актуальным вопрос исследования систем управления движением.
Очевидно, что для безопасности мореплавания катер необходимо наделить системой управления, способной заранее выявлять препятствия, которые находятся или могут возникнуть на траектории его движения.
Главным исполнительным устройством является движительно-рулевой комплекс (ДРК), который должен обеспечить перемещение БНС с текущей пространственной координаты по заданной траектории и заданный промежуток времени с учетом внешних возмущений.
Выбор системы управления - сложная научно-техническая и инженерная задача, решение которой должно обеспечить необходимую скорость движения и его маневренность. Указанные характеристики напрямую влияют на безопасность мореплавания, но кроме того также определяют экономичность (автономность), надежность, управляемость и компактность всей системы в целом.
В настоящее время данная тема разработана недостаточно, что подтверждает актуальность настоящего исследования.
Целью написания выпускной квалификационной работы является разработка алгоритмов управления движением катера.
При написании работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучить модель движения катера;
2. Изучить вопросы идентификации параметров модели движения;
3. Выполнить синтез и разработать систему управления движением катера.
При написании работы были использованы методы анализа, сравнения, имитационного моделирования.
Научная новизна работы состоит в том, что была разработана система управления движением катера и проведен ее синтез. 
Работа содержит практическую значимость, которая заключается в разработке математической и имитационной модели системы управления движением катера.
Положения, выносимые на защиту: модель движения катера, система управления, модель Номото.
Заключение:
В результате выполнения работы была произведена разработка системы и алгоритмов управления движением катера.
Система дает возможность согласованно управлять органами движения, а также контролировать движение на протяжении движения.
В данном проекте разработана структурная схема управления системой в целом.
При выполнении проекта использовалась модель Номото.
Для системы управления движением разработаны структурную и функциональную схемы, а также подобраны и обоснованы основные элементы. 
Проведен синтез регулятора внутреннего контура управления для улучшения характеристик движения.
Разработанная система является гибкой и предусматривает возможность увеличения количества подсистем управления или расширение функционала существующих путем подключения новых элементов.
При написании работы выполнены следующие задачи:
1. Изучена модель движения катера;
2. Изучены вопросы идентификации параметров модели движения;
3. Выполнен синтез и разработана систему управления движением катера.
Фрагмент текста работы:
1 МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ КАТЕРА
В рамках данного раздела рассмотрим подходы к формированию модели движения катера и непосредственно саму модель.
В общем случае катер перемещается в морской среде, параметры которой непрерывно изменяются, что отражается на величине воздействий на катер со стороны водной среды. Эти воздействия приводят к изменениям гидродинамических характеристик катера и должны учитываться его математической моделью в той или иной степени [1].
Движение катера в системе координат представлено на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Движение катера в системе координат
Действие сил на катер представлено на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Действие сил на катер
При движении катера на его подводную часть действуют  гидродинамические силы, а на его надводную часть — аэродинамические силы.
В работе [1] проводилось детальное исследование воздействий на катер при его движении.
На рисунке 1.3 и рисунке 1.4 представлены результаты исследований.
Рисунок 1.3 – Результаты исследований воздействия сил на катер
Рисунок 1.4 – Результаты исследований воздействия сил на катер
Движение судна (катера) в горизонтальной плоскости представлено в виде рисунка 1.5.
Рисунок 1.5 – Движение судна в горизонтальной плоскости
В существующих подходах зачастую используется модель Номото. Рассмотрим данную модель.
Движение судна в данной модели описывается следующим уравнением:
,  (1.1)
где .э
Компоненты  и  зачастую приравниваются к нулю. Таким образом, движение описывается следующим уравнением:
. (1.2)
Нелинейная математическая модель создает определенные трудности при анализе и синтезе систем автоматического управления. 
Нормальная форма системы уравнения судна имеет следующий вид:
(1.3)
При анализе систем стабилизации зачастую пренебрегают значением .
Движение судна по угловой скорости согласно модели Номото имеет следующий вид:
. (1.4)
Аналогичная запись в виде передаточной функции:
, (1.5)
где  - курс катера;
 - угол отклонения пера руля; 
, , ,  - динамические параметры.
Упрощение данной модели можно представить в виде уравнения Номото первого порядка:
, (1.6)
где .
Существует несколько моделей, которые можно рассматривать для управления движением катера: модель Номото, модель Норбина, параметрическа модель и т.д.
В работе [8] представлено математическую модель движения судна:
(1.7)
где β  - малый угол дрейфа;
v , L –скорость и длина судна; 
      α – управляемый угол поворота пера руля;
      y , ψ – поперечное смещение и курс судна;
      ω – приведенная угловая скорость судна
     fβ , mω – проекции приведенных ветровых и волновых сил;
      q11, q21, r11, r21, s11, s21, h1, b1, b2 – приведенные аэро- и гидродинамические коэффициенты судна.
На рисунке 1.6 представлена имитационная модель.
Рисунок 1.6 – Имитационная модель движения судна
Модель Номото является оптимальной при описании движения катера, основным преимуществом перед другими катерами является простота исследования.
