URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Клячко Л.М., Острецов Г.Э. Системы автоматического управления движением судна: Методы создания и законы управления
Id: 217849
 
799 руб.

Системы автоматического управления движением судна: Методы создания и законы управления

URSS. 2017. 272 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-9710-4224-2.

 Аннотация

Монография — итог многих десятилетий совместной работы ведущих специалистов в научно-техническом направлении «Методы проектирования автоматизированных систем управления движением речных, морских и специальных кораблей»: с начала прошлого века, когда появилась удовлетворительная измерительная техника (1910 г. — появление первых гирокомпасов) и по настоящее время (ныне появление новой весьма совершенной конструктивной и технологической базы, не только аналоговой, но и высоко надежной цифровой вычислительной техники позволяет считать, что основные научно-технические и технологические проблемы решены).

Широкое внедрение автоматического управления из-за усложнения его процессов привело к появлению второго парадокса автоматизации — снижению безопасности автоматического управления. Этим объясняется большое внимание, которое уделено авторами монографии методам построения:

• отказоустойчивых систем,

• отказобезопасных систем,

• систем повышенной живучести,

• высоконадежных технологических систем,

• специализированных стендов для автоматизированного проектирования сложных систем управления.

В работе широко представлены также оригинальные законы автоматического управления движением кораблей в специальных режимах эксплуатации.

Для специалистов в области управления подвижными объектами.


 Оглавление

Предисловие
Глава I Разработка методов и систем автоматического управления движением (САУД) для широкого класса судов и кораблей в различных режимах нормальной эксплуатации
 I.1.Система управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся возмущений
 I.2.Управление судном при появлении сильных внешних возмущений, величина и время действия которых заранее достоверно известны
 I.3.Автоматическое управление движением судна с использованием координат по широте и долготе
 I.4.Автоматическое управление движением судна по заданной траектории с подсистемой стабилизации угла дрейфа
 I.5.САУД судна с подсистемой поперечного сноcа (ПС) относительно заданной траектории
 I.6.Система автоматического управления движением судна (на подводных крыльях) с корректировкой deltaзд. для компенсации бокового сноса с заданной траектории
 I.7.Система управления движением судна по заданной траектории с блоком программного маневра
 I.8.Автоматическое управление движением судна в области малых путевых углов
 I.9.Система автоматического сближения корабля с подвижной целью
 I.10.САУД с электронной моделью движения судна
 I.11.Подсистема автоматического расхождения судна со встречным объектом
 I.12.Подсистема швартовки судна
 I.13.Подсистема автоматической швартовки судна по заданному маршруту
 I.14.Подсистема управления движением судна с корректировкой момента от гребных винтов
 I.15.Законы ускоренного автоматического всплытия подводного аппарата
 I.16.САУД с оценкой угловой скорости судна (оценка дополнена производной курса)
 I.17.Система управления движением судна с компенсацией внешних возмущений
 I.18.Система расхождения корабля со встречным объектом
 I.18а.Закон расхождения корабля со встречным объектом (второй вариант)
 I.19.Система автоматического управления движением судна по ПУ c использованием угла курса phi для формирования dphi/dt и beta
 I.20.Система управления движением судна с использованием оценок внешних возмущений при развитом морском волнении
 Литература к предисловию и первой главе
Глава II Методы построения отказоустойчивых систем управления движением корабля
 II.1.О построении отказоустойчивых информационных систем
 II.2.Система отказоустойчивого управления движением подводного корабля
 II.3.Система отказоустойчивого умерения крена судна на подводных крыльях
 II.4.Методы диагностирования неисправности САУД с заменой резервным модулем
 II.5.Отказоустойчивая система автоматического управления движением судна по заданной траектории
 II.6.Система автоматической швартовки судна с подсистемой диагноза и прогноза
 II.7.Система автоматического управления движением судна, переходящая на "облегченное" управление при сильном морском волнении
 II.8.Система автоматического управления движением судна с перестраиваемым регулятором
 II.9.Система управления движением корабля с "облегченным" законом управления
 II.10.САУД с малошумной оценкой угловой скорости
 Литература ко второй главе
Глава III Методы повышения живучести системы управления движением (Построение отказобезопасных систем, законы противоаварийного управления движением корабля)
 III.1.Система отказобезопасного умерения крена судна на подводных крыльях
 III.2.Система автоматического управления движением судна с перестраиваемым регулятором
 III.3.Законы управления движением подводного аппарата при аварийности самого объекта (нарушение прочного корпуса)
 III.4.Законы управления при возникновении аварийного крена катера
 III.5.Конкретный вариант закона противоаварийного управления (разработка НПО "Аврора")
 III.6.Ручное управление с использованием советчика судоводителю
 Литература к третьей главе
Глава IV Технологические методы восстановления аппаратно-программных модулей при автоматизированном проектировании САУД (Методы и алгоритмы восстановления математической модели движения судна, гидродинамических коэффициентов, оценок фазовых координат и внешних возмущений. Стенды для автоматизации проектирования САУД)
 IV.1.Система идентификации гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна
 IV.2.Использование акселерометров при идентификации гидродинамических коэффициентов движущегося судна
 IV.3.Управление движением судна с компенсацией внешних возмущений
 IV.4.Восстановление оценки внешнего возмущения, воздействующего на судно в процессе плавания
 IV.5.Стенд автоматизированного проектирования САУД судна (система РДС ИПУ РАН)
 IV.6.Стенд автоматизированного проектирования и исследования систем управления движением корабля
 IV.7.Стенд проектирования систем управления движением корабля с автоматизированной перестройкой структуры
 Литература к четвертой главе
Заключение

 Предисловие

Автоматизация управления движением кораблей – это достаточно молодая область техники. Первые идеи автоматизации управления движением корабля появились в первой половине XX века [П.1].

Практически полное отсутствие технологической базы сильно сдерживало развитие этой области техники, однако "голь на выдумки хитра" – используя только деревянную рейку с поплавком (укрепленную через шарнир на корме судна), потенциометр и электропривод руля, удалось создать стабилизатор направления движения судна [П.2]. Умельцы разрабатывали и эксплуатировали единичные авторулевые ("Угорь", применив пропорциональный "П"-закон управления курсом [П.3]; использовался магнитный компас, установленный на поворотной платформе; судоводитель поворачивал ее, устанавливая тем самым заданный курс).

Перед Второй мировой войной в СССР был разработан авторулевой типа "Янтарь", который устанавливался серийно на торпедные катера ВМФ. (Причем часть из них дополнялись телемеханической приставкой для автономного управления кораблем с берега [П.4, П.5]. Появление такой беспилотной системы автоматического управления движением корабля в СССР в тридцатых годах прошлого столетия существенно опередило свое время; несмотря на низкую надежность существовавшей в ту пору технологической базы, корабли-мишени широко использовались ВМФ.)

Развитие автоматизации управления движением корабля сдерживалось отсутствием надежной технологической (элементной) базы, кроме того, как выяснилось, использование существующих в ту пору авторулевых при взволнованном море приводило к перегрузке рулевого привода и даже "заклинке" руля в произвольном положении (первый парадокс автоматизации – количество перекладок руля в режиме автомата – 1200--1400 кладок в час, в режиме ручного управления – 80--120 кладок в час). Устранить первый парадокс автоматизации удалось введением фильтров в датчиках измеряемой информации по углу курса и построением адаптивных законов управления.

Развитие теории управления, появление достаточно надежной аналоговой элементной базы, инерциальных навигационных систем к концу XX в. и началу XXI в. и особенно цифровой техники со спутниковыми навигационными системами позволило создать для большого набора режимов плавания автоматические законы управления движением корабля. Однако заявить, что эта область техники достигла полного совершенства, нельзя, изÍза:

  •  отсутствия разработанных методов построения полностью автоматических систем (конкретных законов автоматического управления движением для широкого класса судов ММФ и кораблей ВМФ);

  •  появления второго парадокса автоматизации управления движением корабля – существенного снижения надежности сложных систем автоматического управления движением корабля при использовании сложных, более совершенных систем автоматического управления (САУД) на базе элементов аналоговой техники;

  •  многообразия возможных режимов управления движением при подходе к полной автоматизации движением, что привело к существенному технологическому усложнению, а следовательно, к необходимости поиска новых средств повышения надежности работы САУД, для создания близкого к безотказному автоматического управления движением корабля;

  •  практического отстранения судоводителя от непосредственного участия в управлении движением корабля, что могло привести к невозможности спасти корабль при появлении сбоя в САУД, так как судоводитель, оказавшись отстраненным от конкретного управления движением корабля, особенно в сложных режимах плавания, при сбое в САУД оказывался беспомощным.

    В данной работе рассматриваются разнообразные методы автоматизации управления движением судна (позволяющие приблизиться к полностью автоматизированному управлению движением судна) и делаются попытки найти решение, как исключить первый и второй парадокс автоматизации и предложить законы высококачественного автоматического управления движением судна (практически безотказного).

    Приблизиться к безотказному управлению можно, если:

  •  в САУД (с архитектурой построения по модульному принципу) введена диагностическая подсистема для выявления сбоя в любом из модулей САУД с аппаратурой замены вышедшего из строя модуля САУД на резервный;

  •  формирование законов автоматического управления движением корабля осуществлять с "недогрузкой", при которой загрузка работы элементов не выходит из допустимой области при появлении сложных условий эксплуатации;

  •  вводить противоаварийные законы управления в дополнение к штатным законам управления – наряду с штатной САУД, выполненной в виде автономных модулей, вводить резервную подсистему в САУД;

  •  применять подходы для повышения живучести САУД (использовать методы прогноза, стенды автоматического проектирования и другие средства повышения качества работы САУД);

  •  создать автономную информационно-управляющую систему, позволяющую судоводителю эффективно использовать резервное ручное управление движением корабля при сбоях в автоматизированной САУД, а также получать информацию о приближающемся сбое (аварии не только в САУД, но и в смежных системах). (Рассмотрены пути повышения живучести при сбое в САУД – введением специальных советников судоводителю и законов "облегченного" автоматического управления движением корабля, а также создания высоконадежной технологической информации.)

    В первой главе рассмотрены разнообразные методы и системы автоматического управления движением корабля (в основном при нормальных условиях эксплуатации; проблеме надежности не уделялось должного внимания).

    Во второй главе рассмотрены пути построения отказоустойчивых САУД (в том числе даже при условии некоторой потери качества автоматического управления).

    Третья глава посвящена построению автоматического управления движением суда в предаварийных состояниях, вызванных окружающей обстановкой, самим объектом управления – кораблем, САУД и смежными системами управления кораблем, т.е повышению живучести системы управления движением судна, и при появлении чрезвычайных ситуаций – прогнозу их возникновения.

    Четвертая глава посвящена решению технологических задач САУД, которое позволяло бы повысить:

  •  качество автоматического управления движением судна;

  •  отказоустойчивость, надежность и живучесть управления движением судна;

  •  методы восстановления неизмеряемой (трудно измеряемой) информации;

  •  качество разработки (проектирования) САУД благодаря созданию специальных стендов автоматизированного проектирования. (Это позволит не только сократить время процесса проектирования, но и исключить появление ошибок вследствие "человеческого фактора" при разработке САУД.)

    Также здесь рассмотрены технологические задачи, касающиеся:

  •  воздействия окружающей среды на состояние корабля;

  •  перестройки параметров математической модели движения корабля в процессе выполнения рейса и др.

    Авторы представленной работы длительное время участвовали в развитии данного достаточно узкого направления науки и техники и склонны надеяться, что оно в скором времени достигнет своей вершины после создания полностью автоматизированной (практически) отказоустойчивой комплексной, с высокой степенью живучести САУД.


     Об авторах

    Клячко Лев Михайлович
    Доктор технических наук. Заслуженный машиностроитель РФ, лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, действительный член Британского института морских инженеров, действительный государственный советник РФ второго класса, научный руководитель АО «ЦНИИ „Курс“». Являлся главным конструктором по разработке ряда систем автоматического управления движением судов.
    Острецов Генрих Эразмович
    Кандидат технических наук. После окончания МВТУ им. Н. Э. Баумана в 1950 г. поступил на приборный завод в области судостроения, где работал 12 лет инженером; был начальником лаборатории, разработал и внедрил в народное хозяйство первые серийно выпускаемые в СССР авторулевые для ВМФ ("Самшит", "Альбатрос" и др.) и гражданского морского флота ("АВБ", "АТР" и др.). В 1960 г. защитил кандидатскую диссертацию и по конкурсу был принят старшим научным сотрудником в Институт проблем управления РАН, где и работает более полувека в том же направлении. За разработку более 180 изобретений (многие из которых внедрены) ему были присуждены почетные звания "Заслуженный изобретатель судостроения", "Заслуженный изобретатель России".

    Для координации научно-исследовательских работ в нашей стране в области автоматизации управления движением транспортными морскими судами и кораблями ВМФ СССР был создан Междуведомственный совет под эгидой АН СССР (затем РАН). Советом проведено 40 Всесоюзных ежегодных конференций по управлению движением корабля. Г. Э. Острецов является ученым секретарем Совета.

  •  
    © URSS 2017.

    Информация о Продавце