Способ управления траекторией движения судна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК аю И 1 Эя) В 63 Н 25 00 ГОСУДДРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Е ИЗОБРЕТЕНИСВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСА Я АВТОВСК Иф 26А.М. Федоров5(088.8)и др. Новые техничеждения. М., "Трав242 (прототип). ово 20 ВЛЕНИЯ ТРАЕКТ заключающийс ла отклонен ути и подаче егассогласованияводной на входыизмов рулей, отем, что, сости удержаниянии, а также уд и ч ающии с елью повьпиения точ удна на заданной л леи.(54)(57) СПОСОБ УПР РИЕИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА в формировании сиги от линии заданного вместе с сигналами по курсу и его прои исполнительньи меха ства управления, линию заданногопути формируют из чередующихся участков прямолинейных отрезков и дуг окружности, при этом непрерывно определяют расстояние от точки начала сле"дующего участка и по величине этогорасстояния формируют сигнал переходана следующий участок,.причем при движении по криволинейному участку модуль сигнала отклонения от заданнойлинии равен модулю разности междутекущим и заданным радиусами поворота на данном участке, знак сигналаотклонения принимают противоположнымзнаку произведения этой разностина производную курса, а сигнал рассогласования по курсу отключают отвходов исполнительных механизмов ру"Изобретение относится к техничес-ким средствам управления движениемсудна, в частности к способам управления траекторией движения,Известен способ управления траекторией движения судна, заключающийся в формировании сигнала отклоненияот линии заданного пути и подачеего вместе с сигналами рассогласования по курсу и его производной на 10входы исполнительных механизмов рулей 11 .Недостатком этого способа является невысокая точность из-за возникновения разомкнутости контура регулирования при введении на разворотеновых значений. курса и рассогласования по кУРсУ.Цель изобретения - повышение точ,ности удержания судна на заданной 20линии, а также удобства управления.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу управлениятраекторией движения судна, заключающемуся в формировании сигнала отклонения от линии заданного пути и подаче его вместе с сигналами рассогласования по курсу и его производнойна входы исполнительных механизмов рулей, линию заданного пути формируютиз чередующихся участков прямолинейных .отрезков и дуг окружностей, приэтом непрерывно определяют расстояние до точки начала следующего участкаи по величине этого расстояния формируют сигнал перехода на следующийучасток, причем при движении по криволинейному участку модуль сигналаотклонения от заданной линии равенмодулю разности между текущим и заданным радиусами поворота на данномучастке, знак сигнала отклонения принимают противоположным знаку произведения этой разности на производнуюкурса, а сигнал рассогласования по 4курсу отключают от входов исполнительных механизмов рулей. На чертеже представлен пример линии заданного пути, построенной в соответствии с предлагаемым способом ф 0 и состоящей из пяти участков - трех прямолинейных (АВ, СР, ЕР) и двух дуг окружностей (ВС с радиусом ВО и ДЕ с радиусом Д 02).Предлагаемый способ реализуется 55 следующим образом.Заданную траекторию (линию заданно" го пути) формируют из последователь,но чередующихся прямолинейных отрезков и дуг окружностей,Параметрами этой линии являются: географические координаты (широта С и долгота) точек начала и конца каждого участка А, В С, Э Е, Р (точка А является исходной точкой начала движения, точка В - точкой окончания первого участка АВ и начала второго участка ВС, точка С - соответственно точкойокончания второго участка ВС и начала третьего участка СП и т.д), географические координаты точек 01, О- центров поворота на криволинейных участках траектории; заданный радиус поворота К на каждом криволинейном участке траектории; угол курса заданногона каждом прямолинейном участке траектории, заданная угловая скорость разворота (д на каждом криволинейном участке траектории.Из перечисленных параметров только географические координаты границ участков линии заданного пути и центров поворота являются независимыми. Остальные параметры связаны с ними следующими зависимостями Й =Во.о где а - коэффициент пропорциональности(, Ъ в- Ъ д 1 со 8 Щ (1 =Огсз 7 Ч 8-Юв М И - 7о йо1 где Ч - скорость хода судна. Для прямолинейного участка,= оо; 7,=О.В процессе движения судна непрерывно определяют текущие параметры движения судна: курс 1 , скорость разворота судна по курсу Я (или,что то же, производную курса 17 ), скорость хода судна Ч, географические координаты судна ( Ц, 9 ), отклонение судна от линии заданного пути 6, расстояние до начала следующего участка, а при движении на криволинейном участке - еще и,радиус поворота К. Курс (1 получают от курсоуказате ля, скорость разворота ц - от датчика угловой скорости или дифференцированием сигнала (17 , скорость хо1102714 ВРО Величин траектории может быть Ь = ВР ь 1 п (,с-щемив.Ъ- р 1 соьЧр = агсЯ9 е Чр 20 ви 25 ЗО четыреказанныхурса и 50 гдуса разков ной о участку ВС рава) производ Если судно 5 .е. отклони- пути в стороповорота 01,да Ч - от лага, географические координаты ( ,) вырабатывают в навигационном комплексе.Расстояние от судна до точки начала следующего участка, например до точки В, можно определить по известным координатам судна (точки Р) и точки В, используя геометрическое соотношение, аналогичное соотношению (1).10 в отклонения от заданно а прямолинейном участке пределена из соотношени Текущий радиус поворота К при дженин по криволинейному участку тректории определяют как расстояниеот судна до центра поворота. Привестных текущих координатах судна(например, ф , Ъ, - для точки Р )заданных координатах центра поворга (фон 1 о ) текущий радиус определются из соотношения, аналогичногосоотношению (1) Сигнал отклонения от линии заданного пути при движении по криволиней ному участку траектории формируют следующим образом. Модуль этого сиг. нала определяют как модуль разности между текущим К и заданным К радиуса ми поворота на данном участке. Знак сигнала определяют как знак, противо 45 положный знаку произведения указанной разности на производную курса. На чертеже приведень возможных сочетания зна сомножителей - проиэвод отклонения от заданного ворота.При движении судна п траектории (разворот вп ная курса отрицательна находится в точке Р 1, т лось от линии заданного ну приближения к центру отклонение от заданного радиуса поворота также отрицательно (К -Кр 1 о = Р 101-ВО 1 сО). Следовательно, в этом случае знак произведения этих двух сигналов будет "плюс", а знак формируемого сигнала отклонения должен быть "минус", т.е. этот сигнал при подаче его на входы исполнительных механизмов рулей должен вызывать перекладку последних в сторону отрицательных углов (для кормовых рулей это соответствует перекладке на левый борт).Если судно находится в точке Р, т.е. отклонилось от линии заданного пути в сторону удаления от центра поворота, разность РО, -ВО 1 отрицательна и знак формируемого сигнала от. клонения будет "плюс", что приводит к перекладке рулей в сторону положительных углов, благодаря чему судно будет возвращено из точки Р 2 на дугу ВС.При движении по участку ОЕ (разворот влево,) О) формирование сигнала отклонения от линии заданного пути предлагаемым способом обеспечивает перекладку рулей в направлении,необходимом для возвращения судна на заданную траекторию как из точки Р 5, так и из точки Р.Управление движением судна реализуется подачей на входы исполнительных механизмов рулей комбинации сигналов, пропорциональных рассогласованию по курсу, производной курса отклонения от заданной линии. Исполнитель-, ные механизмы рулей осуществляют суммирование управляющих сигналов, поступающих на их входы. Конструктивно то может быть осуществлено, например если в качестве каждого из входов исполнительного механизма используется своя обмотка управления.Таким образом, при движении по линии заданного пути закон управления рулями судна реализуют в виде Ч в к .Ь,о- рассогласованиепо курсу;Я - рассогласованиеопо производнойкурса,Ь - отклонение от заданной траектории,- передаточные коэффициенты.11 Ог 714 бр=1 имрт ЯРАЯ Угол перекладки руля 6 связайс суммарным сигналом соотйошением где Фим - передаточная функция исполнительного механизма.При движении по прямолинейному участку заданная угловая скорость раз ворота равна нулю ( М= 0), а величи ну Ь определяют по выражениям (5) и (6) .При движении по криволинейному участку передаточный коэффициент К = О, что эквивалентно отключению 1 з сигнала рассогласования по курсу от входов исполнительных механизмов рулей, а величину Ь определяют по модулю и знаку разности К"К с учетом знака производной курса., 0Сигнал перехода с одного участка на другой Формируют следующим обра" эом.В процессе движения непрерывно определяют расстояние от судна (от точки Р) до точки начала следующего участка, используя выражение (4), и сравнивают его с некоторым пороговым значением Е . В качестве послед. него может быть принята величина до пустимой максимальной ошибки управления, т.е. допустимого максимального отклонения с момента выполнениясоотношений Сигнал перехода на следующий участок формируется в виде двузначной пороговой функции от непрерывного ар- гумента ГО при ВР)0Ф(ФР) "1 1 при Вр-с О (11) По сигналу перехода с прямолинейного на Криволинейный участок траектории, т.е. при ф(ВР) = 1, осуществляют отключение от входов исполнительных механизмов рулей сигнала рассогласования по курсу или, что то же, переход к значению 1 = О, введение в закон управления вместо значения ЧзО значения р для данного криволинейного участка, изменение метода формирования величины о , изменение точки начала следующего участка (С вместо В), по которой формируется пороговый сигнал перехода Ф.Применение предлагаемого способа позволяет повысить точность удержания судна на заданной линии за счет сохранения замкнутого контура регулирования, а также удобства управления.1102714 Составитель Л.ЛихтеРедактор Н.Киштулинец Техред А. Ач орректор А.фер писное каз 4892/11 Тирав 456НИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, 3-35, Раушская наб.,д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул, Проектн