7 8. Управление движением добычного комплекса

Основной задачей управления движением комплекса добычи при эрлифтном способе подъема твердых полезных ископаемых является формирование координированных траекторий движения судна, буферной платформы и агрегата сбора для обеспечения согласованного движения объектов в соответствии с технологией сбора и подъема, а также выполнение условия безопасности, под которым понимается сохранение целостности комплекса в процессе движения.

На рис. 7.27 представлены объекты комплекса добычи и основные кинематические параметры их движения в проекциях на горизонтальную плоскость неподвижной системы координат.

Условия безопасности записываются в следующем виде: , где - расстояние между добычным судном (ДС) и буферной платформой (БП) в проекции на горизонтальную плоскость; - предельно допустимое расстояние между ; - дистанция между БП и агрегатом сбора; - соответственно максимальное и минимальное допустимые расстояния между БП и и - курсовые углы БП относительно АС и АС относительно БП соответственно; - предельно

допустимые значения углов и определяемые конструктивными особенностями гибкого шланга (ГШ), соединяющего АС с БП и стратегией их взаимного движения.

Расстояние выбирается в соответствии с длиной , а минимально допустимое расстояние обусловлено тем, что на БП установлены гидроакустические приборы, излучающие и принимающие отраженные сигналы от дна. Необходимо исключать возможность попадания АС в зону под БП.

Рис. 7.27. Кинематические параметры движения комплекса добычи твердых полезных ископаемых.

Основными ограничениями на кинематические параметры АС являются возможные препятствия на его пути и зоны предыдущего сбора твердых полезных ископаемых (ТПИ). Для получения требуемой чистоты сбора ТПИ, без пропусков и необработанных участков, АС должен двигаться вблизи полосы предыдущего сбора.

Таким образом, функция системы управления комплекса добычи ТПИ заключается в достижении координированного движения объектов (ДС, БП и АС), в соответствии с полосой предыдущего сбора и технологией работ при обеспечении обхода препятствий на пути АС и выполнении условий безопасности.

Текущее состояние комплекса характеризуется вектором образованным из векторов и фазовых координат ДС и БП соответственно.

Векторы фазовых координат буферной платформы и агрегата сбора ограничены

замкнутыми областями и на плоскости. Они представляют собой множества допустимых позиций АС и . Зона предыдущего сбора задается множеством точек аппроксимирующей ломаной линии. Зоны препятствий на пути АС также определяются координатами точек аппроксимирующего многоугольника.

Множество и допустимых позиций АС по отношению к БП и БП по отношению к АС формируются в соответствии с условиями безопасности и имеют вид, показанный на рис. 7.28. При пересечении множество допустимых позиций АС имеет вид

Управляющими воздействиями объектов в задаче формирования согласованных траекторий являются векторы скоростей

ограниченные условиями:

которые отражают специфику динамических характеристик объектов (инерционные свойства, задаваемые векторами и и условия взаимного движения. Множество допустимых управлений АС зависит от управлений УБ БП и, наоборот, множество допустимых управлений зависит от .

Данные, на основе которых формируется траектория для каждого объекта в любой момент времени, содержатся в информации о текущей позиции комплекса полученной в фиксированные моменты времени .

Требования к координированной траектории формируются следующим образом:

при некоторой начальной позиции АС должен, оставаясь в пределах области и избегая областей и двигаться таким образом, чтобы отклонения его координат от полосы предыдущего прохождения были бы минимальными при перемещении к заданному пункту маршрута.

Рис. 7.28. Множества допустимых позиций буферной платформы и агрегата сбора.

Для буферной платформы эти требования несколько иные: в сложившейся позиции БП необходимо двигаться к заданному пункту маршрута, оставаясь в пределах области . Специфика задач определения координированных траекторий такова, что множества и можно аппроксимировать системами линейных ограничений в пространстве управляющих воздействий, а для

Рис. 7.29. Функциональная схема системы управления движением океанского добычного комплекса.

вычисления самих управлений использовать линейные условия функции. Расчет характеризуется последовательным определением фиксированных позиций принятого интервала прогнозирования движения комплекса.

Формирование и прогнозирование координированных траекторий позволяет оперативно управлять движением комплекса при возникновении аварийных ситуаций. Так как управления разных объектов взаимосвязаны, то отклонение от количественной программы одного из них приведет к согласованному изменению траектории других. Так как в ограничениях и учтены динамические свойства объектов , то физическая реализуемость формируемых траекторий достигается уже исходной постановкой задачи.

На рис. 7.29 представлена функциональная схема системы управления движением комплекса добычи с эрлифтным способом подъема ТПИ. Предполагается, что управляемые объекты и ТПА имеют свои бортовые вычислительные средства навигационного обеспечения и управляющие ЦВМ. Совокупность параметров векторов фазовых координат судна агрегата сбора буферной платформы телеуправляемого подводного аппарата т. п. а, а также характеристики внешних возмущений, формируются в навигационной ЦВМ, куда вводится информация от систем навигационного обеспечения судна, АС, БП и ТПА.

Алгоритмы управления комплексом формируются по иерархическому принципу и делятся на три уровня:

1. Алгоритмы локальных систем управления осуществляют управление приводами исполнительных механизмов АС и ТПА.

2. Алгоритмы систем управления объектами, обеспечивают слежение за координированными программными траекториями движения объектов.

3. Алгоритмы координированного управления формируют программные траектории движения БП и ДС для их согласованного движения по программе добычных работ, при обходе препятствий АС и при аварийных ситуациях.