A High-Gain Observer-Based Approach to Robust Motion Control of Towed Underwater Vehicles

Trunin

2020

EEJET

Розробленi математична модель (ММ) опису динамiки елемента ГЗ МТС, в якостi приклада якої розглядається пiдводна буксирувана система (ПБС), та ММ МТС з ГЗ. ММ динамiки елемента ГЗ дає можливiсть враховувати: 1) рух судна-носiя (СН); 2) особливостi конструкцiї ГЗ, якi впливають на функцiональнi характеристики МТС; 3) рух пiдводного апарату (ПА); 4) вплив перешкод на шляху руху ПА та ГЗ; 5) значнi перемiщення ГЗ в складi МТС. Математична модель МТС з ГЗ дозволяє вирiшувати наступнi завдання: 1) визначати змiну форми ГЗ та сил її натяжiння в процесi маневрування СН та ПА з урахуванням морських хвиль, вiтрових навантажень на СН, глибини моря та її змiни у визначенiй акваторiї, маси та пружних якостей ГЗ; 2) визначати вiдносне положення СН та ПА в процесi їх маневрування; 3) визначати максимальнi навантаження на ГЗ, необхiднi для оцiнки його мiцностi в процесi маневрування СН i ПА. Аналiз проектних завдань при створеннi морських прив'язних систем (МПС), як рiзновиду МТС, показує, що значну теоретичну складнiсть та наукоємнiсть отримують розрахунки ГЗ МПС. Запропонована методика удосконалення проектування МТС з ГЗ, заснована на ММ опису динамiки ГЗ МТС (а також МТС з ГЗ), дає можливiсть дослiджувати рiзноманiтнi режими експлуатацiї практично всiх класiв МПС. За її допомогою виникає можливiсть удосконалювати iснуючi методи розрахункiв i проектування МПС з ГЗ, довести їх до рiвня iнженерного додатку Ключовi слова: гнучкий зв'язок, морська технiчна система, математична модель опису динамiки гнучкого зв'язку, удосконалення проектування МТС з ГЗ

Section: Literature Review and Problem Statementmentioning

confidence: 99%

Construction of a mathematical model to describe the dynamics of marine technical systems with elastic links in order to improve the process of their design

Trunin

2020

EEJET

“…The TUV automatic control system based on the ob server with a high gain and linearquadraticintegral con troller is proposed in [7]. The synthesis of the controller involves the use of a mathematical model of the control object and is complicated under uncertainty conditions.…”

Section: Research Of Existing Solutions Of the Problemmentioning

confidence: 99%

Synthesis of towed underwater vehicle spatial motion automatic control system under uncertainty conditions

Sokolov³

2019

TAPR

Об'єктом дослідження є просторовий рух буксируваного підводного апарата (БПА), який працює у складі буксируваної підводної системи (БПС). Структура БПА не містить рушійних пристроїв, до руху він приводиться судном-буксирувальником через кабель-буксир. Задачею керування БПА є забезпечення бажаної динаміки його поступального переміщення. Ручний режим керування дає змогу виконувати лише короткострокові місії та не виключає виникнення помилок оператора при керуванні. Для виконання довготривалих підводних місій необхідно застосовувати автоматизовані БПА. Для синтезу регуляторів системи автоматичного керування (САК) використовувався метод мінімізації локальних функціоналів. Він дає змогу отримувати закони керування без інформації про структуру та параметри математичної моделі об'єкта керування. Для дослідження синтезованої САК використовувався метод імітаційного моделювання із застосуванням комп'ютерної симуляції. Він дає змогу оцінити якість роботи САК без суттєвих фінансових затрат, необхідних для морського натурного експерименту. Синтезовано САК просторовим рухом БПА, яка забезпечує достатню точність керування вертикальною та боковою координатами БПА в умовах невизначеності. Для її синтезу та роботи не потрібна інформація про структуру та параметри математичної моделі об'єкта керування. Закон керування, на основі якого синтезувались регулятори САК, не містить у своєму складі інформації про похідні керованої величини. Тому контури зворотних зв'язків синтезованої САК мають простішу структуру у порівнянні з САК, синтезованих на основі відомих методів, які використовують координати фазового простору об'єкта. Досліджено динаміку роботи синтезованої САК просторовим рухом БПА при різних швидкостях буксирування. Тривалість перехідних процесів від моменту виходу САК із зони насичення до моменту потрапляння похибки керування в допустимий діапазон та точність керування є цілком задовільними. У порівнянні з відомими САК просторовим рухом підводними апаратами, синтезована САК не потребує математичної моделі об'єкта керування для її синтезу та роботи. Ключові слова: буксируваний підводний апарат, система автоматичного керування, просторовий рух, умови невизначеності.

“…Work [8] explores a method of motion control for a towed submersible vehicle (TSV) with movable wings. TSV is affected by the non-linearity and uncertainty of the position of the flexible towing cable, hydrodynamic forces, parametric fluctuations, and external disturbances.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Improving the designing of marine tethered systems using the principles of shipbuilding 4.0

Trunin

2021

EEJET

This paper considers the issues and theoretical aspects related to improving the design of maritime tethered systems (MTSs) with flexible links (FLs) using underwater towed systems (UTSs) as an example. That allows them to be used in the early stages of design by implementing the principles of Shipbuilding 4.0 and BIM technologies. Such regimes have not previously been described by existing mathematical models (MMs). The expected result of the current study is a significant decrease in the cost of different resources. At the same time, the basic reliable results of design solutions could be obtained already in the early stages of design. The theoretical basis of the proposed method for improving the design of MTS with FL is the improved design concept (IDC) for MTS with FL while the tool base of the method is a special modeling complex (SMC). The use of IDC along with SMC at the research (pre-prototype) design phase reduces the number of MTS design stages. The proposed method to improve the design of MTS with FL, based on the MM that notates the dynamics of MTS FL and MTS with FL, makes it possible to investigate different modes of operation of almost all MTS classes. That allows devising the recommendations for predicting possible operational loads in order to design their elements. At the same time, there is an opportunity to improve the existing methods for calculating and designing MTS with FL with the required properties and parameters, and to bring them to the level of engineering application. The application of SMC at the pre-prototype design stage makes it possible to avoid the use of physical modeling of the operational regimes of MTS with FL associated with the full-scale testing on the high seas