МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КОРАБЛЕБУДУВАННЯ
ІМЕНІ АДМІРАЛА МАКАРОВА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
В.Л.ТИМЧЕНКО, І.В.ТИМЧЕНКО
Управління морськими рухомими об’єктами
(КУРСОВЕ ПРОЕКТУВАННЯ)
Методичні вказівки до курсового проектування
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет кораблебудування
імені адмірала Макарова
В.Л.Тимченко, І.В.Тимченко
Управління морськими рухомими об’єктами
Рекомендовано Методичною радою НУК
як методичні вказівки
Миколаїв 2006
УДК 62.505
В.Л.Тимченко, І.В.Тимченко Управління морськими рухомими об’єктами. Методичні вказівки до курсового проектування. -Миколаїв: НУК, 2012. - ___с.
Кафедра комп'ютеризованих систем управління
Методичні вказівки містять завдання для курсового проектування, загальні положення з теорії керованості та керування судном, методів моделювання руху судна в судноплавних каналах за гарантобезпечними траєкторіями, теорії багатокритеріальної оптимізації процесів прийняття рішень при керуванні судном в умовах обмежених акваторій та відсутності повної апріорної інформації, методів управління технічними засобами в аварійних ситуаціях. При виконанні курсових робіт розглянуто моделювання руху судна, прийняття рішень по управлінню судном в обмежених акваторіях при погіршених та несприятливих умовах руху на прикладі каналів, проток, акваторій портів Чорного моря. Приведені приклади виконання окремих завдань.
Призначені для виконання курсового проекту студентами та магістрантами спеціальності «Системи управління і автоматики».
Рецензенти д-р техн. наук , проф. Ю.П. Кондратенко;
Видавництво НУК, 200_
ВСТУП
Сучасний розвиток судноплавства, та в зв’язку з тим, необхідність високої ступені гарантованості безпечного руху МРО в морських та підхідних каналах, забезпечення ефективного управління морськими рухомими об’єктами (МРО) в умовах ризику та невизначеності та ін. обумовлює актуальність удосконалення та розробки нових принципів побудови автоматизованих систем управління (АСУ) МРО. Дисципліна “Системи управління морськими рухомими об’єктами” покликана дати студентам уяву про системотехнічні принципи побудови АСУ МРО, методи і алгоритми формування оптимальних рішень щодо АСУ МРО, про основні принципи побудови математичних моделей руху судна та навчити проектувати системи підтримки прийняття рішень (СППР) для управління МРО в вузьких каналах та в умовах невизначеності.
1. Завдання для курсового проектування
У ході виконання курсового проекту та дослідження систем управління морськими рухомими об’єктами потрібно вирішити наступні задачі:
1. Побудувати математичну модель системи управління рухом судна в горизонтальній площини з урахуванням компенсації вітрового збурення на основі закону управління згідно варіанту завдання .
2. Отримати рекурентну форму математичної моделі руху судна (за методом кінцевих різниць) та сформувати початкові та граничні умови.
3. Промоделювати рух судна в звичайних (безаварійних) умовах за допомогою ЕОМ.
4. Визначити найкращі параметри системи управління рухом судна (найкращі коефіцієнти регулятора).
5. Побудувати графіки зміни всіх параметрів руху судна з часом. Побудувати траєкторію руху судна.
6. Побудувати експертну систему оцінки безпеки руху судна використовуючи методи аналізу ієрархій Сааті та метода Баєйса. Скорегувати швидкість та траєкторію руху судна з урахуванням оцінки небезпеки. Розробити заходи запобігання можливої аварійної ситуації (які може рекомендувати людина оператор).
7. Побудувати безпечну траєкторію руху судна з урахуванням результатів завдання 5.
Результати курсового проекту оформлюються у вигляді пояснювальної записки та презентації Microsoft Power point. В презентації наводяться схема системи управління рухом судна, результати моделювання на ЕОМ графіків зміни всіх параметрів руху судна з часом, графік траєкторію руху судна, карта-схема аварійної ситуації, результати розрахунків оцінки небезпеки ситуації, швидкості та траєкторії руху судна з урахуванням оцінки небезпеки, а також безпечну траєкторію руху судна.
Презентація повинна містити 8-10 слайдів.
Пояснювальна записка повинна мати обсяг не менш ніж 30 сторінок та містити детальний опис всіх етапів курсового проект, її зміст повинен відповідати етапам його виконання.
У вступі до курсового проектування слід коротко описати відомі принципи управління рухом судна, основні фактори, які впливають на безпеку руху судна та описати їх вплив, аргументувати актуальність виконання курсового проекту.
У висновках необхідно вказати результати (чисельні) розрахунків оптимальних параметрів системи управління рухом судна, оцінки небезпеки аварійної ситуації, безпечної швидкості та ширини суднохідного каналу. Навести розроблені рекомендації по безпечним параметрам руху судна, заходам запобігання аварійної ситуації, які людина-оператор формує в ході взаємодії з зовнішніми експертами та розробленою автоматизованої системою управління.
Початкові дані для виконання проекту.
Початкові умови: швидкість судна V = 5 м/с, швидкість VY = 0 м/с, курс заданий ψ = 2° = 0.035 рад.
Гідродинамічні
коефіцієнти: q21=-0.0341; q31=0.000232; r21=0.465;
r31=-0.0109; s21=0.00194; s31=0.000189; 2p=0,084; q = 0, 001;
=0,0002;s31=
0,0063.
|
Номер варіанту |
Тип системи управління |
Умови плавання* |
|
1 |
ПД - регулятор по куту дрейфу |
Район плавання – Дніпробузький суднохідний канал, тип судна – танкер, метеорологічні умови плавання – слабкий вітер, час доби – сумерки, місяць - травень. Вік судна – 3 роки. |
|
2 |
ПД- регулятор по куту швидкості та курсу |
Район плавання – Канал Дунай — Чёрное море, тип судна – хімовоз, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 7 м/с, час доби – світлий. Вік судна – 5 років. |
|
3 |
ПД- регулятор по куту швидкості, поперечної швидкості та поперечному зсуву |
Район плавання – підхід до порту Південий (Одеса), тип судна – танкер, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, час доби – світлий, період - зима. Вік судна – 2 роки. |
|
4 |
ПД- регулятор по поперечному зсуву та курсу |
Район плавання – підхід до торгового порту Миколаїв, тип судна – суховантаж, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, видимість - 2000-3700 м, максимальна довжина судна – 150 м. Час безперервної роботи екіпажу – 2 міс. |
|
5 |
ПІД- регулятор по куту дрейфу |
Район плавання – Босфор, тип судна – суховантаж, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 3 м/с, час доби – світле. дійсна осадка – 8 м. |
|
6 |
ПІД- регулятор по куту швидкості та курсу |
Район плавання – Дніпробузький канал, тип судна – пасажирське, метеорологічні умови плавання – безвітряно, видимість - 2000-3700 м. |
|
7 |
ПІД- регулятор по куту швидкості, поперечної швидкості та поперечному зсуву |
Район плавання – підхід до Одеського порту, тип судна – танкер, тип вантажу - баласт. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, видимість - 2000-3700 м. Час безперервної роботи екіпажу – 1 міс. Кількість суден назустріч – 2. |
|
8 |
П - регулятор по куту дрейфу |
Район плавання – Дніпробузький суднохідний канал (район м. Очаків), тип судна – риболовне, метеорологічні умови плавання – безвітряно, час доби – ніч. |
|
9 |
П - регулятор по куту швидкості та курсу |
Район плавання – Канал Дунай — Чёрное море, тип судна – суховантаж, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 15 м/с, час доби – світлий. Вік судна – 10 років. |
|
10 |
П - регулятор по куту швидкості, поперечної швидкості та поперечному зсуву |
Район плавання – підхід до торгового порту Миколаїв, тип судна – танкер, вантаж – мазут, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 5 м/с, льодова обстановка, максимальна довжина судна – 150 м. Час безперервної роботи екіпажу – 2 міс. |
|
11 |
ПІ- регулятор по куту дрейфу |
Район плавання – підхід до порту Ніка-тера, тип судна – балкер, тип вантажу – азотні добрива. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 5 м/с, видимість - 2000-3700 м. Максимальна довжина судна – 170 м. |
|
12 |
ПІ- регулятор по куту швидкості та курсу |
Район плавання – Дунай, тип судна – пасажирське. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, видимість - 2000-3700 м. Кількість суден в районі плавання – 3. |
|
13 |
ПІ- регулятор по куту швидкості, поперечної швидкості та поперечному зсуву |
Район плавання – Дніпробузький суднохідний канал, тип судна – пасажирське, метеорологічні умови плавання –віте – 4 м/с, час доби – світло. Видимість 6500 м. Максимально допустима осадка – 2,4 м. Крен – 2,1. |
|
14 |
ПІД- регулятор по поперечному зсуву та курсу |
Район плавання – Канал Дунай — Чёрное море, тип судна – танкер, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 7 м/с. Крен – 3. Диферент на ніс. Вік судна – 15 років. |
|
15 |
П - регулятор по поперечному зсуву та курсу |
Район плавання – Канал Дунай — Чёрное море, тип судна – паром, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 2 м/с, час доби – темний. Вік судна – 5 років. |
|
16 |
ПІ - регулятор по поперечному зсуву та курсу |
Район плавання – підхід до торгового порту Миколаїв, тип судна – суховантаж, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, видимість - 6500 м, максимальна довжина судна – 170 м. Диферент на корму. |
|
17 |
ПІД- регулятор по курсу |
Район плавання – Босфор, тип судна – суховантаж, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, час доби – світле. Крен - 4. |
|
18 |
П - регулятор по курсу |
Район плавання – Дніпробузький канал, тип судна – риболовне, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру – 10 м/с, видимість - 2000-3700 м. Вік судна – 15 років. |
|
19 |
ПІ - регулятор по курсу |
Район плавання – підхід до Одеського порту, тип судна – танкер, тип вантажу – дизельне паливе. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 2 м/с, видимість - 1500 м. Туман. Час безперервної роботи екіпажу – 3 міс. Кількість суден в порту – 5. |
|
20 |
ПД - регулятор по курсу |
Район плавання – Дніпробузький суднохідний канал (район м. Очаків), тип судна – паром, метеорологічні умови плавання – безвітряно, час доби – ніч. Вантаж – генеральний. |
|
21 |
ПІД- регулятор по куту швидкості |
Район плавання – Канал Дунай — Чёрное море, тип судна – суховантаж, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 5 м/с, час доби – світлий. Вік судна – 10 років. Крен – 3,5. |
|
22 |
П - регулятор по куту швидкості |
Район плавання – підхід до торгового порту Миколаїв, тип судна – танкер, вантаж – мазут, метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 15 м/с, льодова обстановка, максимальна довжина судна – 170 м. Час безперервної роботи екіпажу – 2 міс. Диферент на ніс. |
|
23 |
ПІ - регулятор по куту швидкості |
Район плавання – підхід до порту Ніка-тера, тип судна – балкер, тип вантажу – калійні добрива. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 7 м/с, видимість - 1900 м. Максимальна довжина судна – 150 м. Диферент на ніс. |
|
24 |
ПД - регулятор по куту швидкості |
Район плавання – Дунай, тип судна – пасажирське. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 8 м/с, видимість - 1800 м. Кількість суден в районі плавання – 5. |
|
25 |
ПІД- регулятор по поперечному зсуву |
Район плавання – підхід до порту Октябрськ, тип судна – суховантаж, тип вантажу – фосфорити. Метеорологічні умови плавання – швидкість вітру 10 м/с, видимість – погана (сніг). Льодова обстановка. Максимальна довжина судна – 170 м. |
* умови плавання, які не вказані в таблиці необхідно підібрати самостійно враховуючи реальні умови мореплавства у вказаному районі.