SU758902A1 - Method of controlling river vessel heading - Google Patents
Method of controlling river vessel heading Download PDFInfo
- Publication number
- SU758902A1 SU758902A1 SU782700104A SU2700104A SU758902A1 SU 758902 A1 SU758902 A1 SU 758902A1 SU 782700104 A SU782700104 A SU 782700104A SU 2700104 A SU2700104 A SU 2700104A SU 758902 A1 SU758902 A1 SU 758902A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- vessel
- angle
- rudder
- time
- course
- Prior art date
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Description
Изобретение относится к области управления движением подвижными объектами, в частности, управления угловым движением речного судна.The invention relates to the field of motion control of moving objects, in particular, the control of the angular movement of a river vessel.
Существующие способы ручного управления угловым движением судна с использованием сигнала угла курса получили широкое распространение в настоящее время (1].Existing methods for manual control of the angular motion of a vessel using a heading angle signal are widely used at present (1].
При управлении крупнотоннажными судами рулевой перекладывает руль в нужном направлении и, не доходя до заданного направления движения судна, производит обратную перекладку руля.When managing large-tonnage vessels, the helmsman shifts the steering wheel in the desired direction and, not reaching the specified direction of the ship's movement, performs a helm reverse shift.
Недостатком такого способа управления является трудность определения момента обратной перекладки руля.The disadvantage of this control method is the difficulty in determining the moment of reverse steering.
В авторулевых типа АБР в режиме * ручного управления для повьяпения качества ручного управления момент начала одерживания формируется по сумме двух сигналов 2 тек* кос ' И) где Ко с - коэффициент обратной связи , перестраиваемой в зависимости от скорости хода судна; ’In ADB type steering gears in the * manual control mode, in order to improve the quality of manual control, the moment of start of obsession is formed by the sum of two signals 2 tech * to os' I) where K о с is a feedback coefficient, tunable depending on the speed of the vessel; ''
Ч’тек текущий курс судна; (У - угол перекладки руля. Зависимость (1) образования будуще- го (предсказанного) углового положения судна справедлива только для фиксированной скорости хода и конкретной величины перехода судна по курсу.Ch’tek current course of the vessel; (Y is the rudder angle. Dependence (1) of the formation of the future (predicted) angular position of the vessel is valid only for a fixed speed and a specific value of the vessel's heading.
а С целью устранения этого недостатка был предложен способ управления курсом морского судна, в котором принята следующая стратегия управления при переходе на новый курс:a In order to eliminate this drawback, a method for controlling the course of a marine vessel was proposed, in which the following control strategy was adopted when switching to a new course:
- перекладывают руль с максималь5 ной скоростью в сторону заданного поворота судна;- shift the steering wheel with a maximum speed in the direction of the given turn of the vessel;
- в момент, когда алгебраическая сумма сигналов текущего курса угловой скорости судна (с переменным весовым коэффициентом) и угла перекладки руля (также с переменным весовым коэффициентом) достигает величины требуемого (будущего) угла курса, перекладывают руль в обратную сторону с максимальной скоростью ;- at the moment when the algebraic sum of the signals of the current course of the angular velocity of the vessel (with a variable weight coefficient) and the rudder angle (also with a variable weight coefficient) reaches the required (future) course angle, shift the steering wheel in the opposite direction at maximum speed;
- затем формируют сигнал для определения второго момента времени, когда нужно изменить знак скорости перекладки руля, когда алгебраичес кая сумма сигналов, образующих предсказанное значение курса, начнет убывать и станет меньше заданного (будущего) значения курса [2].- then a signal is generated to determine the second moment of time when it is necessary to change the sign of the rudder shift speed when the algebraic sum of the signals forming the predicted course value starts to decrease and becomes less than the set (future) course value [2].
Рассмотренный способ ручного управления весьма эффективен при управлении морскими судами и оказы- ’ вается совершенно неприемлемым при управлении поворотом ручного судна.The considered method of manual control is very effective in navigating ships and turns out to be completely unacceptable in controlling the turn of a manual ship.
Способ ручного управления, принятый нами в качестве прототипа, невозможно использовать без коррекции приведенной выше стратегии управления при управлении речным судном. Это объясняется тем, что начало поворота речного судна обычно задают произвольным, но небольшим углом отклонения руля от нулевого положения, а 'одерживание (выход) на новое направление движения судна осуществляют также путем обратной перекладки руля на какое-то постоянное значение, а не. перекладкой руля с максимальной скоростью. При таком управлении формирование моментов переключения рулевого привода должно быть доопределено, что представляет значительные трудности.The manual control method adopted by us as a prototype cannot be used without correction of the above control strategy when managing a river ship. This is because the beginning of the turn of a river vessel is usually given by an arbitrary, but small angle of deviation of the rudder from the zero position, and 'holding (going out) to a new direction of the vessel’s movement is also carried out by reverse shifting the rudder to some constant value, and not. shifting the steering wheel at maximum speed. With this control, the formation of the shift points of the steering gear should be further defined, which is a significant challenge.
Иная стратегия управления речным судном объясняется существенным отличием динамических характеристик углового движения речного судне! по сравнению с морским судном.A different river ship management strategy is explained by a significant difference in the dynamic characteristics of the angular motion of the river ship! compared to a marine vessel.
Неустойчивость углового движения присуща всем плоскодонным судам. В случае же управления речным судном наличие этого явления усугубляется еще и тем,- что рулевое управление речного судна обычно оборудовано не следящим рулевым приводом, как это сделано на большинстве морских судов, а интегрирующими приводами , т . е . ..угол отклонения рукоятки рулевого интервала пропорционален скорости перекладки руля, а не углу перекладки руля.The instability of angular motion is inherent in all flat-bottomed vessels. In the case of control of a river ship, the presence of this phenomenon is further aggravated by the fact that the steering of a river ship is usually equipped not with a servo steering drive, as was done on most ships, but with integrating drives, t. e. ..the angle of deviation of the handle of the steering interval is proportional to the speed of the rudder and not the angle of the rudder.
Для рабочих диапазонов изменения угловой скорости процесс набора угловой скорости речного судна можно представить в динамике интегрирующим звеном первого порядка:For the working ranges of changes in angular velocity, the process of gaining the angular velocity of a river vessel can be represented in dynamics by an integrating unit of the first order:
где ψ - текущий угол поворота судна;where ψ is the current angle of rotation of the vessel;
О - угол перекладки руля;О - rudder angle;
К - коэффициенты, зависящие от 1,1 скорости хода судна, глубины под килем, осадки судна, угла дифферента;K - coefficients depending on 1.1 speed of the vessel, depth under the keel, draft, angle of trim;
- производная по времени.- time derivative.
Тогда процесс поворота речного судна на заданный угол можно представить для подавляющего числа возможных ре жимов эксплуатации в виде трех последовательно включенных интегразоров:Then, the process of turning a river vessel at a given angle can be represented for the overwhelming number of possible operating modes in the form of three integrally connected in series:
гру ~ ~ ИД (5) где К, - коэффициент, зависящий * от скорости хода судна, осадки судна, глубины под килем;gru ~ ~ ID (5) where K, is a coefficient depending * on the speed of the ship, draft, depth under the keel;
,, dj,, dj
U = “ скорость перекладки руля (угол отклонения штурвала).U = “rudder shift speed (steering angle).
Как известно, управление даже двумя последовательно включенными интеграторами представляет определенную трудность, тем более сложно управление направлением движения речного судна, т.к. необходимо управлять тремя последовательно включенными интеграторами (3). Судоводитель отклоняет рулевой штурвал и задает тем самым скорость перекладки руля. Угол отклонения руля пропорционален интегралу от угла отклонения рулевого штурвала по времени, а угловая скорость судна пропорциональна двойному интегрированию угла отклонения рулевого штурвала по времени, а угол поворота судна - тройному интегралу угла отклонения рулевого штурвала по времени.As you know, controlling even two successively connected integrators is a certain difficulty, all the more difficult is controlling the direction of movement of the river vessel, since it is necessary to control three sequentially connected integrators (3). The boatmaster rejects the steering wheel and thereby sets the speed of the rudder. The rudder deflection angle is proportional to the integral of the steering wheel deflection angle in time, and the angular velocity of the ship is proportional to the double integration of the steering angle deflection time and the turn angle of the ship is proportional to the triple time integral of the steering angle deflection.
В то же время процесс перехода морского судна на новый курс при отклонении рулевого штурвала обычно может быть описан как произведение инерционного звена на одно интегрирующее, т.е. при разработке стратегии управления угловым движением речного судна необходимо учесть это существенное отличие.At the same time, the process of transition of a ship to a new course when the steering wheel is deviated can usually be described as the product of the inertial link and one integrating link, i.e. when developing a strategy for controlling the angular movement of a river vessel, this significant difference must be taken into account.
Целью изобретения является повышение точности и.безопасности управления.The aim of the invention is to improve the accuracy and safety of management.
Поставленная цель достигается тем, что в способе управления курсом речного судна путем осуществления в первый момент времени перекладки · руля на угол, определяемый скоростью судна и заданным углом поворота, осуществления во второй момент времени обратной перекладки руля, а в третий момент времени сведения угла перекладки к нулю додолнительно определяют угловую скорость судна и соответствующее ей прогнозируемое приращение угла поворота судна и осуществляют обратную перекладку руля в момент,когда сумма текущего угла поворота, и прогнозируемого приращения угла поворота судна равна заданному углу поворота, причем величину угла обратной перекладки руля определяют согласно зависимости ^ОБрперекА-^^’ где К - весовой коэффициент; W - угловая скорость судна;This goal is achieved by the fact that in the method of controlling the course of the river vessel by performing at the first moment of time the rudder · rudder is rotated by an angle determined by the speed of the vessel and a given angle of rotation, the rudder is shifted back at the second moment of time and at the third time, the rudder angle is reduced to in addition, the angular speed of the vessel and the corresponding predicted increment of the angle of rotation of the vessel are determined and the rudder is shifted at the moment when the sum of the current angle of rotation and the forecast the increment of the angle of rotation of the vessel equal to the specified angle of rotation, and the value of the angle of the reverse rudder is determined according to the dependence ^ OBrperek - ^^ ’where K is the weight coefficient; W is the angular velocity of the vessel;
V- л и; > (.·и на я скорость судна, после чего угол поворота обратной перекладки руля уменьшают до нуля при достижении угловой скоростью нулевого значения. $V-l and; > (. · And I am the speed of the vessel, after which the angle of rotation of the reverse rudder is reduced to zero when the angular velocity reaches zero. $
Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором представлен в качестве примера процесс перехода речного судна на новое направление движения - переход с курса Ψρ на 4П Ъа<Э· 10 The proposed method is illustrated by the drawing, which shows as an example the process of transition of a river vessel to a new direction of movement - the transition from the course Ψρ to 4P ba <E · 10
На фиг. 1 приведена зависимость угла перекладки руля cf = f (t)’ (угол перекладки руля задает судоводитель). На фиг. 2 приведена зависимость изменения угловой скорости судна во вре- 15 мени су ~с?Ч7с1Ьи углового поворота судна во времени Ψ в функции угла перекладки руля.In FIG. Figure 1 shows the dependence of the rudder angle cf = f (t) ’(the skipper sets the rudder angle). In FIG. Figure 2 shows the dependence of the change in the angular velocity of the vessel during the time 15 ~ s ~ c? Ch7c1b and the angular rotation of the vessel in time Ψ as a function of the rudder angle.
Рассмотрим процесс управления с использованием предложенного способа 20 (на примере процесса перехода речного судна по курсу, приведенного на фиг. 1,2).Consider the control process using the proposed method 20 (for example, the process of transition of a river vessel at the rate shown in Fig. 1,2).
В случае необходимости изменения направления движения судна с курса 25 % до курса -Ч преЭск перекладывают руль в требуемом направлении (в нашем случае руль переложен (У = +5°С) и остается переложенным до момента времени tj, который является вторым моментом’ времени пере- ли ключения.If it is necessary to change the direction of the vessel’s movement from the course of 25% to the course -H preEsk, the rudder is shifted in the required direction (in our case, the rudder is shifted (Y = + 5 ° C) and remains shifted until the time tj, which is the second moment - whether or not .
В интервале времени Ο-t^ угловая скорость судна растет пропорционально углу перекладки руля (который постоянен) и времени (на фиг. 2 угловая скорость обозначена пунктирной линией).In the time interval Ο-t ^, the angular velocity of the vessel increases in proportion to the rudder angle (which is constant) and time (in Fig. 2, the angular velocity is indicated by a dashed line).
Для определения второго момента вре мени переключения угла перекладки руля (в нашем случае ). формируют сиг- 40 нал, пропорциональный предсказанному' значению будущего угла поворота судна, если в момент времени t начать процесс одерживания судна;To determine the second moment of switching the rudder angle (in our case). form a signal proportional to the predicted value of the future angle of rotation of the vessel if, at time t, the process of obsession of the vessel begins;
рость судна уменьшается пропорцио нально времени и в момент времени tj достигает нулевого значения.ship's speed decreases in proportion to time and at time tj reaches zero.
Возвращение руля в нулевое поло жение производят в момент, когда уг :: эвая скоростьThe steering wheel returns to the zero position at the moment when
О (в нашем слу_.d t чае это соответствует времени t = t?Ϊ .О (in our case, _dt, this corresponds to the time t = t ? Ϊ.
В момент времени t >/ судно вышло на новое направление движенияAt time t> / the vessel entered a new direction of movement
Использование предложенного способа позволит сэкономить расход топлива на 2-3%, сократить время перехода на новое направление движения без перерегулирования, т.е. без дополнительной потери времени и скорости хода судна, сократить процесс обучения судоводителей и повысить безопасность плавания.Using the proposed method will save fuel consumption by 2-3%, reduce the time to switch to a new direction of movement without overshoot, i.e. without additional loss of time and speed of the vessel, to reduce the process of training skippers and improve navigation safety.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782700104A SU758902A1 (en) | 1978-12-13 | 1978-12-13 | Method of controlling river vessel heading |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782700104A SU758902A1 (en) | 1978-12-13 | 1978-12-13 | Method of controlling river vessel heading |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU758902A1 true SU758902A1 (en) | 1981-09-07 |
Family
ID=20799971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782700104A SU758902A1 (en) | 1978-12-13 | 1978-12-13 | Method of controlling river vessel heading |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU758902A1 (en) |
-
1978
- 1978-12-13 SU SU782700104A patent/SU758902A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108267955B (en) | Motion control method for autonomous berthing of unmanned ship | |
CN102171095A (en) | Joystick controlled marine maneuvering system | |
US4069784A (en) | Method and device for producing substantially kinematic steering of a vessel | |
CN113031614B (en) | Ocean vessel course control composite optimization oil-saving method | |
JP7249657B2 (en) | Vessel control method | |
US3965840A (en) | Methods and apparatus for controlling the propulsion of aquatic vessels incorporating such apparatus | |
CN114967702A (en) | Unmanned ship control system and path tracking method | |
SU758902A1 (en) | Method of controlling river vessel heading | |
US11573087B1 (en) | Boat maneuvering control method for boat and boat maneuvering control system for boat | |
CN116610122A (en) | Unmanned ship path tracking method capable of stabilizing navigational speed and unmanned ship | |
KR102521829B1 (en) | Control apparatus for rudder and ship | |
RU2330789C1 (en) | Ship mooring method | |
Burns et al. | A neural-network approach to the control of surface ships | |
CN112068550A (en) | Ship course tracking control method | |
Sethuramalingam et al. | Design model on ship trajectory control using particle swarm optimisation | |
KR102558824B1 (en) | Fuel control apparatus and rudder control apparatus | |
SU1102715A2 (en) | Automatic system for controlling power actuator of ship rudder | |
CN114044104B (en) | Method for measuring minimum speed of ship for keeping course | |
SU528546A1 (en) | Device for tuning the autopilot | |
EP3763618B1 (en) | Device, method and program for controlling ship body | |
Meurs | Course Changes in Winding Channels | |
SU867786A1 (en) | Ship path control method | |
SU856894A1 (en) | Control system for ship power plant main engines and for controllable-pitch propeller | |
SU1020311A1 (en) | Yacht automatic steering device | |
SU1150155A1 (en) | Device for controlling ship movement |