Моделювання Та Оптимальне Управління Силовими Агрегатами Суднового Комплексу На Нестаціонарних Режимах

Abstract

Дослідження основних динамічних характеристик енергетичних комплексів суднових систем в усталеному режимі при дії вимушених коливань є актуальними. Особливо це підтверджується створенням керуючих систем для суднових силових установок. У статті авторами розроблена математична модель динаміки суднового комплексу з урахуванням перехідних процесів і знайдений контроль, що забезпечує його рух з максимальною середньою швидкістю і мінімальною витратою палива на одиницю шляху. Розглянуто диференціальні рівняння руху комплексу корабля в безрозмірному вигляді в нестаціонарних умовах. Для оптимального управління цим об’єктом був розроблений критерій оптимальності, який пов'язаний функціональними зв'язками зі характеристиками суднового комплексу і з яким досягається оптимум. Завдання оптимального управління були поставлені і вирішені, щоб знайти управління, яке забезпечує рух судового комплексу з максимальною середньою швидкістю зі диференціальними зв'язками і граничними умовами, і управління, що забезпечує мінімальний середній витрата палива на одиницю шляху суднового комплексу, при заданій середній швидкості його руху. Встановлено, що значення основних характеристик силових установок суднового комплексу істотно залежать від усіх параметрів системи, тому для моделювання вводяться функції характеристики яких апроксимуються. Оскільки отриманий закон управління дійсний для будь-яких функцій, які мають обурююче походження, система автоматичного управління з характеристикою регулятора швидкості в провідному ланці підтримує режим, близький до оптимального, під дією довільних сил, що обурюють, в тому числі неперіодичних. Дослідження, проведені для суднових комплексів, показали, що величина приросту швидкості судна в нестаціонарних умовах зміни параметрів досягає 8%. Ступінь контролю залежить від всіх параметрів, що характеризують корабельний комплекс і стан моря. Отримані співвідношення при моделюванні і оптимальне управління енергоблоками суднових комплексів дозволили проаналізувати витрату палива на одиницю шляху з оптимальним керуванням методом динамічного програмування в порівнянні з відповідним постійним управлінням.