Введение к работе
Актуальность проблемы автоматизированного управления сложными динамическими объектами, к-которым относятся морские буксируемые комплексы (БК). обусловлена йольшоя практической значимостью создапия эффективных человеко-машинных систем, а которых решения. принимаемые оператором, максимально обоснованы и гарантированы от .ошибки. Это является весьма важным при проведении работ, связанных с обследованием значительных площадей океанского дна при помощи аппаратуры, установленной на борту подводного буксируемого аппарата <ПА). Неверно принимаемые решения по управлению судном -буксировциком приводят к отклонению ПА. не имеющего собственных движительньа органов, от заданной траектории движения и не позволяют достичь шлей функционирования комплекса.
Трудности, возникающие при управленім БК (основными элементами которого являются судно, протяженный буксифныя. кабель-трос <КТ) и ПА), связаны с такими особенностями этого объекта. как большое транспортное запаздывание ПА по отношению к судну, сильное влияние внешних возмущений (характеристики которых могут быть в большей или меньшей степени неиззестны) и недоступность для измерения значительной части координат объекта (что вызвано техническими сложностями при оснащении кабель-троса датчиками).
Целью работы является разработка структуры и алгоригкическо-го обеспечения системы автоматизированного управления движением подводного буксируемого комплекса (СУД БК). предназначенной для поБьшения точности и быстродействия при заполнении заданных режимов движения ПА.
Практический опыт проведения буксировок показывает недостаточность использования упроаяеиных линеаризованных моделей . для описания пространственных эволюции БК. Поэтому разработка эффективной в вычислительном отношении прогнозирующей имитационной модели является необходимым условием создания СУД БК.
Специфика использования имитационной модели заключэотся В необходимости организации поисковых процедур как при настройке мг.дели по апостериорной информации, так и при прогнозировании с п-уешш у..: до .та. Временные ограничения на вырйботку управляющих решений в сочетании с большими вычислительными затратами требуют зпт'^атиззикк части интеллектуальных Функций оператора npw работе с недель».
Настоящая диссертацнеяная работа, посвящена разработке инте-
грированноа управляющей системы, сочетающей методы численнох-о моделирования и поиска с методами качественного анализа получаемых решения.
Среди задач, которые для этого нужно решить, следует выделить ОСНОБНЫе. а ИМЄІДЮ:
разработать мзтемзтическую модель БК. наиболее отвечающую физическим представлениям и-пригодную для использования в качестве- прогнозирующей модели в контуре системы управления;
разработать процедуры настройки модели в реальном времени;
разработать алгоритмы прогнозирования движения-.
разработать алгоритмы поддержки принятия управляющих решения в условиях неопределенности о состоянии объекта.
Помимо этого, необходимо создать пакет прикладных программ для интерактивного моделирования БК и исследования алгоритмов управления, использующий средства машинной графики дзя визуализации и протоколирования эксперимента.
В. работе использоЁались следующие основные методы исследования. Построение математической модели объекта управления базируется на основных результатах механики гибких нитей. Алгоритмы моделирования и застройки модели основываются на численных методах решения дифференциальных уравнения и поисковой оптимизации. Методы принятая решений используют теорию нечетких множеств (ЕМ) и технологию экспертных систем ОС). Анзлиз работоспособности основных результатов работы проводится по результатам морских испытания комплекса.а также путем эксперимента на ЭВЬ.
В ходе выполнения диссертационной работы получены следумшо новые научные результаты:
" - концепция построения алгоритмического обеспечения СУД SK как интегрированной системы, в которой имитационное моделирование сочетается с методами принятия решения, используюіюти нечеткую логику и лингвистические переменные;
принцип ситуационного управления движением в.условиях неопределенности;
стратегия принятия'реаения, при настройке имитационной модели;
процедуры моделирования и прогнозирования движения' буксируемого комплекса-,
система автоматизированное^ управления'движением буксируемого комплекса, построенная с использованием принципов и проц&чур-новизна которых оговорена выше-.
Практическая ценность результатов работы определяется слоду-ющими факторами-.
-
Создано алгоритмическое обеспечение СУД БК. пригодность которого подтвервдена результатами нзтурных испытаний комплекса-.
-
Разработан пакет прикладных программ управляющей ЭВМ. позволяющий автоматизировать протесы управления буксировкой, который может использоваться в качестве тренажера при обучении оператора СУД БК.
Реализация результатов работы. Материалы диссертации были использованы в Институте океанологии РАН при создании глубоководного буксируемого исследовательского комплекса, в соответствую!^» НИР Санкт-Петербургской государственна* академии азрокосмкческого приборостроения, а также в r-tS НИР Г53-І0І-3 ППК "Разработка принципов построения и исследование адаптивных систем управления подвижными объектами".
Апробация работы. Основные полояюния и результаты диссерта-шонноя работы докладывались и обсуждались на 3 съезде Советских океанологов. Москва (декабрь 1987). на'2-оя Всесоюзной научно -технической конференции "Микропроцессорные средства автоматики". Новосибирск (май 1990). на научно-технической конференции "Проблемы создания морских технологических комплексов". Санкт-Петербург (декабрь 1991). на 3-й нзучко-техническоа конференции "Системы автоматического управления летательными аппаратами". Москва (октябрь 1993г.). а также на конференциях и семинарах научно -технического общества им. акад. А.Н. Крылова и Санкт-Петербургское государственной академии зорокосмического приборостроения.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано. II печатных работ.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения. четырех глав и заключения, представленных на 152 страницах машинописного текста и иллюстрированных 44 листами рисунков, имеет, список литературы из 116 наименования.
Основные положения диссертации, выносимые на зашиту.
і. Структура адаптивной системы управления, сочетающая ими-ционное моделирование с экспертными методами обработки знаний;
-
методика имитационного моделирования характерных режимов движения буксируемого комплекса, ориентированная на использование модели в контуре системы управления;
-
Методика принятия решения при настройке модели:
-
Методика ситуационного управления движением.
