Динамическое позиционирование автономного необитаемого подводного аппарата в мелководной зоне

Аннотация

В представленной работе рассматривается задача построения системы динамического позиционирования автономного необитаемого подводного аппарата в пространствеcмногоцелевой структурой. Стабилизация аппарата в заданном положении используется для обеспечения его стыковки с подводной станцией или получения более точной информации о морском дне при проведении исследований. Задача динамического позиционирования — одна из основных задач управления как надводными, так и подводными морскими объектами. Для надводных судов представлены многочисленные решения данной проблемы. Для подводных аппаратов получено меньшее количество результатов из-за достаточно сложной математической модели. Однако в случае динамического позиционирования в мелководной зоне возможны упрощения уравнения динамики, которые позволяют применить существующие подходы к управлению надводными судами для подводных аппаратов. Цель данной работы — усовершенствование системы управления с многоцелевой структурой, полученной на основе принципа разделения, за счет введения в закон управления дополнительного слагаемого, обеспечивающего астатизм замкнутой системы и экономичный режим работы приводов. Указанная система состоит из асимптотического наблюдателя, который восстанавливает скорости аппарата и очищает измерения от шума, и регулятора, решающего задачу динамического позиционирования. Предложенный в данной работе динамический корректор играет значительную роль на практике. Экономичный режим работы управляющих компонентов дает возможность уменьшить их износ и снизить общий расход топлива. Астатизм замкнутой системы позволяет исключить отклонение аппарата от заданного положения при воздействии на него постоянного возмущения, которое стандартно моделирует подводные и ветровые течения. Для иллюстрации эффективности системы проводится имитационное моделирование в среде Simulink на примере аппарата Kambara.