Вестник МГТУ. 2015, №1.

ВестникМГТУ, том 18, № 1, 2015 г. стр. 20-24 направлением координатных осей, что определяет правило знаков указанных отклонений (Юдин, Пашенцев, 2012), например, dxP> 0, dyP<Q,dxA< 0, dyA< 0 (рис. 1). Введенные расстояния играют решающую роль в управлении танкером при использовании стратегии управления на перекрестии. Совокупность отклонений dx определяет поворот танкера, совокупность отклонений dy - движение танкера в направлении ДП судна. Сумма (dyP+ dyA) определяет движение танкера в направлении оси OY: если эта величина отрицательна, танкер должен двигаться передним ходом, в противном случае необходим задний ход. Интенсивность хода пропорциональна абсолютной величине указанной суммы. Разность (dxP - d^) определяет поворот танкера: если она положительна, судно следует поворачивать против часовой стрелки, в противном случае поворот должен происходить по часовой стрелке. Интенсивность поворота пропорциональна абсолютной величине этой разности. Пропорциональность не обязательно прямая - это могут быть более сложные, нелинейные зависимости. При этом танкер должен иметь соответствующие органы управления, обеспечивающие его продольное (главный двигатель) и поперечное (два подруливающих устройства) движение. Другой силовой комбинацией может быть поворотная колонка в корме танкера и носовое подруливающее устройство. Рассмотрим силовую комбинацию движителей, включающую главный двигатель и два (носовое и кормовое) подруливающие устройства (НПУ и КПУ). Законы управления можно записать в аналитической форме: У = (dyP+d, i) —p(dyP+ dy ,). Mz = (dxP—dx ,) —m(dxP—dxA), (1) где Te- упор винта главного движителя; \ I : - вращающий момент, создаваемый двумя подруливающими устройствами; коэффициенты р и т подлежат подбору опытным путем или в процессе компьютерного моделирования маневров танкера. Если первое уравнение из пары (1) определяет непосредственно упор винта, то с вращающим моментом дело обстоит сложнее. Он формируется под действием упоров подруливающих движителей, но их работа одновременно порождает и поперечную силу. Следовательно, необходимо удовлетворить одновременно двум условиям: обеспечить равновесие и поперечных сил, и моментов согласно уравнениям равновесия: м =м.+м +м +м +м +м,+м=м +м . z k a w r p r b t r z p r Пусть ПУ танкера развивают поперечные упоры Yprl и Ypr2, а продольные координаты их размещения на танкере равны xi и х2. Равновесие сохранится, т.е. выполнятся условия: Ypri + Ypr2+ Y —0, Х\ Ypr2 +x2Ypr2+Mz — 0. (3) Тогда при воздействии всех поперечных усилий и моментов, указанных в уравнениях (2), танкер останется в равновесии. Зго утверждение справедливо для статического равновесия. При моделировании учитывается динамика танкера, включаются в уравнения равновесия члены, определяющие ускорение судна, т.е. действующие на него динамические силы и моменты. Разрешая статические уравнения равновесия в форме (3) относительно упоров ПУ Yprl и Ypr2, получим их значения: _ \У +Ух, = 1 prl > рг2 M z+YXl Xj - х 2 3. Формирование управляющего сигнала по отклонениям от координатной системы перекрестия При использовании различных способов управления необходимо регулировать значение управляемых параметров. В нашем случае такими параметрами являются тяга винта главного движителя и тяги подруливающих устройств. Однако согласно физическим законам ни один управляемый параметр, в том числе и тяга, не может изменяться мгновенно. Существует реальная скорость изменения параметра, и управлять можно именно этой скоростью. Другими проблемами при выборе закона управления являются: - быстрота реакции управляемого объекта; - перерегулирование, т.е. величина максимального отклонения управляемого параметра от установочного значения. Физическая сущность задачи управления - преодоление инерции большой массы танкера и окружающей его воды - обусловливает тот факт, что эффективное решение одной из указанных проблем способствует снижению качества решения другой проблемы. Так, быстрая реакция системы ведет к 21