ВВЕДЕНИЕ

Предмет дисциплины „Системы управления морскими подвижными объектами" составляют системотехнические принципы построения этих систем и общие подходы к их проектированию на основе теории оптимальных процессов с использованием вычислительных машин.

ГОСТ 19176—85 „Системы управления техническими средствами корабля. Термины и определения" определяют систему управления техническими средствами корабля как „функционально и конструктивно законченное изделие, обеспечивающее управление техническими средствами корабля" (п. 1). Основываясь на этом понятии, можно определить систему управления морским подвижным объектом по особенности управляемого объекта. СУ МПО — это система управления теми техническими средствами, которые обеспечивают постоянство или изменение по определяемому закону кинематических параметров движения, характеризующих положение объекта в заданной координатной системе, его скорость движения, угловую ориентацию и скорость ее изменения.

Понятие „морской подвижный объект" является более общим, чем „корабль" или „судно". Оно включает в себя как одиночные суда, так и совокупности судов и аппаратов.

Одиночными МПО могут быть надводные водоизмещающие корабли, подводные корабли и аппараты, суда с динамическими принципами поддержания (на подводных крыльях, воздушной подушке, экрано-планы). К МПО относятся и многообъектные комплексы для проведения геолого-геофизических и поисково-разведочных работ на шельфе и в океане, а также комплексы для добычи полезных ископаемых. Их особенность состоит в том, что помимо основного водоизмещающего судна комплексы включают в себя аппараты — носители технологических инструментов и приборов, которые, как правило, соединены с судном гибкой связью. Это может быть буксирный кабель-трос, трубопровод эрлифтной установки и т. п. Таким образом, комплекс формируется из двух (или более) объектов с сосредоточенными параметрами, связанных между собой элементом с распределенными параметрами.

Разные типы морских подвижных объектов имеют различные системы управления движением. Наибольшее распространение получили авторулевые, которые обеспечивают автоматическую ориентацию корабля в заданном направлении движения. Практически все МПО располагают такой системой. Появление научно-исследовательских судов дало толчок к развитию систем стабилизации судна на заданной линии-профиля, а создание буровых судов и судов для добычи твердых полезных ископаемых в океане потребовало разработки систем динамического позиционирования и стабилизации. Суда с глубоко погруженными управляемыми крыльями не могут нормально двигаться без системы стабилизации продольной и вертикальной качки. В некоторых специальных случаях требуется автоматическая стабилизация бортовой качки.

Несмотря на разнообразие систем управления движением и подвижных объектов, СУ МПО имеют структурную общность, обусловленную тем, что во всех случаях управляемым объектом является твердое тело, движущееся в воде, воздухе или на границе раздела водной и воздушной среды. Это приводит к единым системотехническим принципам построения, общим методам анализа и синтеза различных классов СУ МПО.

В общем случае системы управления МПО, как и многие другие, включают в себя управляемый объект, исполнительные органы, датчики состояния кинематических параметров и вычислительные устройства, обеспечивающие формирование сигналов управления. Синтез алгоритмов этого вычислительного устройства составляет фундаментальную задачу проектирования СУ МПО, для решения которой приходится привлекать современные методы теории оптимальных процессов, математическое моделирование, электронно-вычислительные машины. В значительной мере успех решения этой задачи зависит от знания условий функционирования управляемого объекта. Поэтому изучение начинается с математических моделей движения МПО и ветро-волновых возмущений с тем, чтобы затем на их основе рассматривать вопросы функциональной организации, синтеза и анализа СУ МПО, машинного проектирования и т. п.