7.7. Управление движением поисково-разведочного комплекса

Управление движением поисково-разведочного комплекса при буксировке подводного аппарата по заданной программе требует решения трех основных задач: необходимо обеспечивать стабилизацию ПА на заданном расстоянии от дна с помощью буксирной лебедки, формировать оптимальные траектории движения судна для минимизации бо-, ковых отклонений ПА от заданного профиля и поддерживать заданную скорость буксировки вдоль линии профиля.

Разделение движений судна-буксира, кабель-троса и аппарата на боковое и продольное поступательное движение, позволяет синтезировать независимые алгоритмы управления, которые формируют сигналы управления, соответствующие требуемому курсу судна желаемым скоростям продольных и боковых перемещений и необходимой длины кабель-троса (рис. 7.25). Курс судна выбирается таким, чтобы угол схода кабеля с барабана лебедки не превышал допустимого значения во избежание аварийной ситуации.

Независимое управление курсом, боковым, вертикальным и продольно-поступательным движениями достигается благодаря согласованию алгоритмов, при котором вертикальные перемещения аппарата зависят, в основном, от длины кабель-троса, а изменение продольной скорости рассматривается как возмущение в контуре вертикального движения.

Рис. 7.25. Структура управляющих алгоритмов поисково-разведочного комплекса.

Возможность такого разделения обусловлена тем, что процессы регулирования вертикального движения за счет длины кабель- троса протекают значительно быстрее, чем изменения поступательной и боковой скоростей движения комплекса.

В процессе стабилизации вертикального движения ПА формируется сигнал управления, соответствующий изменению длины кабель-троса AL в зависимости от расстояния между аппаратом и дном дистанции между судном и аппаратом вертикальной и продольной скоростей. Все эти переменные соответствуют параметрам движения нижней точки кабель-троса, зависят от времени и длины троса. Отклонения этих величин от заданных значений образуют закон управления

и критерий качества

Для расчета закона управления можно воспользоваться методом конечных элементов и провести дискретизацию по пространственному аргументу математической модели кабель-троса, после этого его вертикальное движение можно представить матричным уравнением

где - вектор состояния множества узлов кабель-троса; - матрицы параметров дискретизированной модели.

При такой постановке задача сводится к определению закона управления в форме регулятора состояния.

Задачей управления движением поисково-разведочного комплекса

является формирование оптимального управления с целью минимизации бокового отклонения подводного аппарата от линии профиля с учетом ограничения по требованию плавности буксировки. Для этого необходимо минимизировать функционал

Формирование оптимальных траекторий бокового движения судна и ПА осуществляется по аналогии с описанным в параграфе 7.6 алгоритмом бокового движения сейсморазведочного комплекса. На рис. 7.26

представлена функциональная схема системы управления поисково-разведочного комплекса с навигационной и управляющей ЦВМ. Предварительные оценки вектора фазовых координат судна и подводного аппарата формируются в навигационной ЦВМ по информации навигационного обеспечения судна, которое включает гирокомпас (ГК), доплеровский лаг, радионавигационные системы (РНС), в том числе спутниковые РНС, гидроакустическую станцию (ГС), эхолот (Э), а также по информации

Рис. 7.26. Функциональная схема системы управления поисково-разведочным комплексом.

навигационного обеспечения ПА включающего доплеровский лаг, гидроакустическую станцию (ГС), гидролокаторы (ГЛ). Последние измеряют расстояния до дна под различными углами к линии горизонта, что позволяет прогнозировать изменение рельефа дна.

Навигационная ЦВМ осуществляет предварительную обработку информации и фильтрацию измеряемых координат, а при необходимости восстанавливает неизмеряемые кинематические параметры, переменные состояния комплекса через интерфейсный модуль вводятся в управляющую ЦВМ. В нее также поступает информация о измеряемых внешних возмущениях, управляющих воздействиях судна длине кабель-троса и его угле схода и углы разворота носовой и кормовой ВДРК, ВРШ главного движителя и руля.

Алгоритмы управляющей ЦВМ формируются по иерархическому принципу с тремя основными уровнями.

1. Алгоритмы локальных систем управления приводами исполнительных механизмов ВДРК, механизма изменения шага ВРШ главного движителя и рулевой машины (РМ).

2. Алгоритмы управления судном, обеспечивающие достижение формируемых значений скоростей координат и курса к судна.

3. Алгоритмы формирования требуемых значений для обеспечения заданных параметров движения подводного аппарата