Многоцелевой закон управления морскими системами динамического позиционирования под влиянием морского волнения

Аннотация

Работа посвящена синтезу многоцелевого управления в задаче динамического позиционирования морских судов с учетом морского волнения. Современные системы морского динамического позиционирования, как правило, строятся на основе нелинейных асимптотических наблюдателей, восстанавливающих скорости судна. В статье дополнительно к наблюдателю предлагается использовать динамический корректор, реализующий экономичный режим движения судна с целью снижения общего расхода топлива и предотвращения износа исполнительных механизмов. Для динамической настройки корректора используется оценка основной гармоники возмущающего воздействия. Для этого получена регрессионная модель первого порядка, неизвестный параметр которой зависит от основной частоты морского волнения. На основе метода градиентного спуска строится оценка частоты, обеспечивающая экспоненциальную сходимость ошибки оценивания к нулю. Применимость и эффективность предложенного подхода проиллюстрированы на практическом примере синтеза системы динамического позиционирования.

Сведения об авторе

Anastasiia Olegovna Vedyakova, Санкт-Петербургский государственный университет

ассистент кафедры компьютерных технологий и систем, факультет прикладной математики-процессов управления

Литература

[1] Veremey E.I. Separate filtering correction of observer-based marine positioning control laws. International Journal of Control. 2017; 90(8):1561-1575. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1080/00207179.2016.1214749
[2] Sørensen A.J. Lecture notes on marine control systems. Technical Report UK-12-76. Trondheim: Norwegian University of Science and Technology; 2012. (In Eng.).
[3] Fossen T.I., Strand J.P. Passive nonlinear observer design for ships using Lyapunov methods: full-scale experiments with a supply vessel. Automatica. 1999; 35(1):3-16. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/S0005-1098(98)00121-6
[4] Koschorrek P., Siebert C., Haghani A., Jeinsch T. Dynamic Positioning with Active Roll Reduction using Voith Schneider Propeller. IFAC-PapersOnLine. 2015; 48(16):178-183. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.10.277
[5] Loria A., Fossen T.I., Panteley E. A separation principle for dynamic positioning of ships: theoretical and experimental results. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2000; 8(2):332-343. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/87.826804
[6] Veremey E.I., Korchanov V.M. Multi-objective stabilization of a range of dynamic systems. Automation and Remote Control. 1988; 49(9):1210-1219. (In Eng.).
[7] Veremei E.I. Synthesis of multi-objective control laws for ship motion. Gyroscopy and Navigation. 2010; 1(2):119-125. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S2075108710020069
[8] Aranovskiy S., Bobtsov A., Kremlev A., Nikolaev N., Slita O. Identification of Frequency of Biased Harmonic Signal. European Journal of Control. 2010; 16(2):129-139. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.3166/ejc.16.129-139
[9] Vedyakov A.A., Vediakova A.O., Bobtsov A.A., Pyrkin A.A. Relaxation for online frequency estimator of bias‐affected damped sinusoidal signals based on Dynamic Regressor Extension and Mixing. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. 2019; 33(12):1857-1867. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1002/acs.3034
[10] Pin G., Chen B., Parisini T. Robust finite-time estimation of biased sinusoidal signals: A volterra operators approach. Automatica. 2017; 77:120-132. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.10.31
[11] Gromov V.S., Vedyakov A.A., Vediakova A.O., Bobtsov A.A., Pyrkin A.A. First-order frequency estimator for a pure sinusoidal signal. In: 2017 25th Mediterranean Conference on Control and Automation (MED), Valletta; 2017. p. 7-11. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/MED.2017.7984087
[12] Hassani V., Sørensen A.J., Pascoal A.M., Aguiar A.P. Multiple model adaptive wave filtering for dynamic positioning of marine vessels. In: 2012 American Control Conference (ACC), Montreal, QC; 2012. p. 6222-6228. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/ACC.2012.6315094
[13] Fossen T.I. Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control. John Wiley & Sons, Ltd; 2011. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1002/9781119994138
[14] Ioannou P.A., Sun J. Robust Adaptive Control. Courier Corporation, 2012. (In Eng.).
[15] Vedyakov A.A., Vediakova A.O., Bobtsov A.A., Pyrkin A.A., Kakanov M.A. Frequency estimation of a sinusoidal signal with time-varying amplitude and phase. IFAC-PapersOnLine. 2018; 51(32):663-668. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.11.501
Опубликована
2020-05-25
Как цитировать
VEDYAKOVA, Anastasiia Olegovna. Многоцелевой закон управления морскими системами динамического позиционирования под влиянием морского волнения. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 16, n. 1, p. 72-80, may 2020. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/615>. Дата доступа: 30 oct. 2020 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.16.202001.72-80.
Раздел
Когнитивные информационные технологии в системах управления