1.4.Режим управления скоростью хода

В данной работе мы рассмотрим такой алгоритм управления, когда управляющее устройство вырабатывает управляющее воздействие P(t) в функции отклонения ε = v_n – v(t), где v_n­ – заданная скорость.

В качестве управляющего устройства будем использовать ПД-регулятор, алгоритм управления которого для разностной модели имеет вид

где k_p, k_d - коэффициенты пропорциональной и дифференциальной составляющих регулятора соответственно;

ε_i – ошибка регулирования скорости на i-ом шаге.

Пример работы регулятора, а также его программная реализация рассматривается в следующем разделе.

2.Разработка приложения с графическим интерфейсом

Для моделирования движения корабля в среде MATLAB было разработано приложение с графическим интерфейсом, вид окна которого представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Вид окна приложения

При запуске приложения по умолчанию выбирается модель НВК «Ударный», а также по умолчанию задаются параметры моделирования в панели «Пульт управления движением» (см. рисунок 4).

Алгоритм работы с приложением следующий:

1. В панели «Выбор корабля» выбирается модель нажатием соответствующей радиокнопки, причем активная радиокнопка предыдущей модели отключается автоматически. Многократные нажатия на одну и ту же активную радиокнопку не приведут к ее отключению. Параметры выбранной модели отображаются в панели «Параметры корабля».

2a. В панели «Пульт управления движением» задаются параметры моделирования:

- Относительная сила тяги P перемещением ползунка, причем перемещение его с помощью стрелок изменяет силу тяги ступенчато (с шагом 10 %). Заданное значение P выводится в поле над ползунком.

- Начальные координата x₀ и скорость v₀ корабля путем ввода значений в соответствующие поля.

- Так же задается шаг моделирования dt и время моделирования. Можно задать два временны́х интервала моделирования – в режиме «Вперед» и «Реверс», следующих друг за другом. В режиме «Вперед» моделируется разгон и движение судна при выбранном значении относительной силы тяги P. В режиме «Реверс» происходит переключение выбранной силы тяги (с учетом ограничения на скорость изменения P) на значение P = -100 % (выбрано по умолчанию), что обеспечивает торможение корабля. Таким образом, общее время моделирования складывается из времени длительностей режимов «Вперед» и «Реверс».

2b. Выполнение моделирование движения судна можно осуществить также в режиме работы регулятора скорости. Для этого нужно нажать радиокнопку «Регулятор скорости» в панели «Пульт управления движением» и ввести в соответствующее поле заданную скорость. Помимо этого нужно задать начальные условия, шаг моделирования и время моделирования. При включенном регуляторе значение силы тяги, задаваемое перемещением ползунка, игнорируется, так как оно формируется самим регулятором в соответствии с алгоритмом управления (с учетом ограничений, накладываемых на значение и скорость изменения силы тяги P).

3. Запуск моделирования движения и построение графиков силы тяги P(t), скорости v(t) и координаты x(t) осуществляется нажатием кнопки «Пуск».

4. Закрытие приложения осуществляется нажатием кнопки «Выход».

Таблица 4 – Сценарий приложения с графическим интерфейсом

Событие	Идентификатор элемента управления	Действие	Примечание
Открытие приложения (начальная установка)	MMOSU_KR_GUI	Включить радиокнопку NVK	(см. «Включение радиокнопки НВК»)
		Установить начальные значения в панели «Пульт управления движением»: P = 0, x0 = 0, v0 = 0, dt = 1, Tav = 0, Trev = 0, vn = 0.	Свойство Value объекта sliderP; Свойство String объектов textW, textN, textv, textv1max, textv2max, editP, editx0, editv0, editdt, editTav, editTrev, editvn.
Включение радиокнопки НВК	radiobuttonNVK	Установить параметры НВК	Свойство String объектов textW, textN, textv, textv1max, textv2max.
		Выключить радиокнопки Катера и КПК	Свойство Value объектов radiobuttonKat, radiobuttonKPK.
Включение радиокнопки Катер	radiobuttonKat	Установить параметры Катера	Свойство String объектов textW, textN, textv, textv1max, textv2max.
		Выключить радиокнопки НВК и КПК	Свойство Value объектов radiobuttonNVK, radiobuttonKPK.
Включение радиокнопки КПК	radiobuttonKPK	Установить параметры КПК	Свойство String объектов textW, textN, textv, textv1max, textv2max.
		Выключить радиокнопки НВК и Катера	Свойство Value объектов radiobuttonNVK, radiobuttonKat.
Изменение положение ползунка относительной тяги P	sliderP	Считать положение ползунка относительной тяги P	Свойство Value объекта sliderP
		Записать значение положения ползунка в текстовом поле над ползунком	Свойство String объекта editP
Включение радиокнопки регулятора скорости	radiobuttonReg	Выключить видимость поля ввода времени длительности режима «Реверс», текстов «Вперед», «Реверс» и «с» (напротив поля ввода «Реверс»).	Свойство Visible объектов textAv, textRev, editTrev, textTrevEdSi.
Нажатие кнопки «Пуск»	pushbuttonPusk	Считать параметры корабля	Свойство String объектов textW, textN, textv, textv1max, textv2max.
		Считать значения радиокнопки НВК, Катера и КПК	Свойство Value объектов radiobuttonNVK, radiobuttonKat, radiobuttonKPK.
		Считать значения параметров панели «Пульт управления движением»	Свойство Value объекта sliderP; Свойство String объектов textW, textN, textv, textv1max, textv2max, editP, editx0, editv0, editdt, editTav, editTrev, editvn.
		Считать значение радиокнопки регулятора скорости	Свойство Value объекта radiobuttonReg
		Запустить процедуру расчета программной модели	–
Нажатие кнопки Выход	Exit	Закрыть окно приложения	–

Код программной реализации приложения представлен в приложении А.

Рабочие экраны интерфейса программы моделирования представлены на рисунках 5-9.

Рисунок 5 – Моделирования режима «Вперед» НВК

Рисунок 6 – Моделирование режима «Вперед»+«Реверс» НВК

Рисунок 7 – Моделирование режима «Вперед»+«Реверс» КПК

Рисунок 8 – Моделирование в режиме регулирования скорости

Рисунок 9 – Моделирование с ненулевой начальной скоростью