Результаты моделирования системы стабилизации

Для моделирования синтезированной робастной системы стабилизации в качестве численных значений коэффициентов линеаризованной модели бокового движения (4) возьмем данные для СВП массой , кг, длиной , м, шириной , м, площадью подушки , м, скоростью хода , м/с [3]:

Параметры балансировочного режима выберем такими:

, , , .

Параметры рулевого тракта:

- зона нечувтсивтельности 0,5 град;

- постоянная времени аэроруля 5 с;

- максимальный угол отклонения аэроруля 35 град.

Коэффициенты штрафа критериев качества:

Осциллограммы угла рыскания, угла дрейф, угла кренаа и угла отклонения аэроруля системы с ПИД-регулятором и с робастным регулятором при номинальных параметрах (т.е. ) показаны на рисунке 6. Из графиков видно, что за две минуты оба регулятора приводят курсовой угол СВП в заданное положение ( град), при этом угол дрейфа не достигает критических значений приводимых к опрокидыванию, угол аэроруля изменяется в конструктивно допустимых пределах.

Теперь продемонстрируем как сохраняются робастные свойства системы при уменьшении параметров в 100 раз, т.е. в программе моделирования выбираем .Такое изменение параметров модели на практике может соответствовать увеличению массы судна и т.п. Результаты моделирования системы с робастным регулятором и с ПИД-регулятором (регуляторы настроены по номинальными параметрам, без учета ) показаны на рисунке 7, откуда видно, что робастный регулятор по-прежнему обеспечивает стабилизацию курсового угла (с перерегулированием примерно 16%) и приемлемое значение дрейфа, а вот ПИД-регулятор уже не дает приемлемое качество стабилизации.

Рисунок 6 – результаты моделирования.

Рисунок 7 – результаты моделирования.

Робастный подход к задаче построения системы стабилизации бокового движения СВП позволяет синтезировать закон управления, обеспечивающий гарантированное качество процесса стабилизации при изменении параметров движения судна, которое может быть связано со спецификой функционирования, в частности, полезная загрузка судна может существенно изменяться и, следовательно, будут изменяться и его параметры (масса, момент инерции). Показано, что использование классических ПИД-регуляторов в контуре стабилизации не дает гарантированного результата при наличии неопределенности.