]dfmd vwdwnxghaemi/student/pdf/pao/autstat_1.pdf · wrzh xnádg\ dxwrpdw\nl :\gdz 3* )rvvhq7 ,...
TRANSCRIPT
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 1
Automatyzacja statku
Politechnika GdańskaWydział Oceanotechniki i OkrętownictwaSt. inż. I stopnia, sem. IV , Transport oraz Oceanotechnika-ZiMwGM
Luty 2019
1WPROWADZENIE
M. H. Ghaemi
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 2
Semestr 2-2018/19
Literatura:1. Domachowski Z., Ghaemi M. H., Okrętowe układy automatyki, Wydaw. PG, 2007.2. Fossen T. I., Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, John Wiley
& Sons, 2011.3. Fossen T. I., Marine Control Systems, Marine Cybernetics AS, 2002.
4. Gucma Stanisław, Inżynieria ruchu morskiego, Okrętownictwo i Żegluga Sp.z o.o., Gdańsk, 2001.
5. Balicki, Jerzy ; Małecki, Józef ; Żak, Bogdan, Automatyka okrętowa, Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte, Gdynia, 1999.
6. Fossen T. I., Guidance and Control of Ocean Vehicles. John Wiley and Sons, 1994.7. Lisowski J.,Statek jako obiekt sterowania automatycznego. Wydawnictwo Morskie, 1981.8. Sołdek J., Automatyzacja statków. Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1985.
Zasady zaliczenia:
• Pisemne sprawdzian (kolokwium): 70 pkt.• Obecność oraz aktywność: 5 pkt.• Laboratorium: 30 pkt.• Suma: 105 pkt.• Ocena = 'suma pkt.'/20, przy minimum: 56 pkt.
Transport, Oceanotechnika (ZiMwGM), sem. IV
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 3
Terminy:
Konsultacje:
poniedziałek: 14:15 - 15:00, piątek: 14:15-15:00pok. 222A , Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa PG
e-mail: [email protected].: 58 348 6053
Sesja Termin
Podst., termin zerowy czwartek, 13.06.2019 r., godz. 13:15, sala 702
Podstawowa czwartek, 27.06.2019 r., sala 410, godz. 09.00
Poprawkowa wtorek, 10.09.2019 r., sala 410, godz. 11.00
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 4
Karta przedmiotu: https://moja.pg.edu.pl l Katalog ECTS PG: https://ects.pg.edu.pl
Strona domowa: www.pg.gda.pl/~ghaemi
Kierunek: Transport
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 5
1. Wprowadzenie2. Model matematyczny ruchu statku3. Zakłócenia w ruchu statku4. Stateczność ruchu statku5. Sterowanie kursu statku6. Sterowanie kursu statku w czasie manewrów7. Sterowanie trajektorii statku8. Układ stabilizacji kołysań bocznych statku9. Sterowanie prędkości liniowej statku10. Wprowadzenie do automatyzacji siłowni statku11. Identyfikacja statku jako obiektu sterowania12. Zastosowanie sieci neuronowych i teorii
zbiorów rozmytych w układzie sterowaniastatku
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 6
Okrętowe układy automatyki
• Modelowanie ruchu i zakłócenia ruchu statku • Stateczność ruchu statku• Pływalność statku • Sterowanie kursu statku • Sterowanie zmiany kursu statku (sterowanie w czasie manewrów) • Sterowanie trajektorii • Stabilizacja kołysań bocznych statku• Sterowanie prędkości liniowej statku• Sterowanie głębokości pływania i pozycji pojazdów podwodnych• Systemy pozycjonowania dynamicznego• Sterowanie procesu cumowania statku• Regulacja poziomu drgań i hałasu (w szczególności dla jednostek
szybkich)• Systemy zarządzania energią i mocą
1. Wprowadzenie
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 7
Elementy automatyzacji ruchu statku
Sterowanie
Monitorowanie
Komunikacja
Alarmy
Rejestracja,filtracja, zapisywanie, analiza
oraz zarządzanie danych
Nawigacja
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 8
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 9
RAdio Detection And Ranging
Automatic Radar Plotting Aid
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 10
Modelowanieruchu statku
Analizaukładu
sterowania
Zakłócenia
Parametryprojektowe
statku
Wymaganiai zalecenia
Syntezaukładu
sterowaniaOgraniczenia
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 11
Przykłady uzasadniające zastosowania okrętowych układów sterowania
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 12
Nawigacja
Sterowanie
1.1 Zadania i warunki sterowania ruchu statku
Zadania:1. Optymalizacja trajektorii, ze względu na:
- czas ruchu,- całkowite zużycie (koszt) paliwa.
2. Stabilizacja bocznych kołysań statku
Wymaga to odpowiedniego sterowania:- kursu,- napędu,- przechyłów (kołysań) bocznych
optymalizacja trajektorii
stabilizacja kołysań bocznych
przy zachowaniu kryterium nadrzędnego w postaci bezpieczeństwa załogi, pasażerów i ładunku.
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 13
Zakłócenia: np. wiatr, fale i prądy
Ograniczenia:
1. Nawigacyjne(cieśniny, kanały, redy portów, tory wodne o ograniczonej głębokości, itp.)
2. Kolizyjne(sytuacja mijania się z mniejszą lub większą liczbę obiektów stałych lub ruchomych)
3. Ekologiczne(stężenie zawartości w spalinach tlenków siarki, azotu, węgla, piły, itp.)
4. Konstrukcyjne(maksymalne osiągalne wychylenie steru i maksymalna szybkości ruchu steru, maksymalna moc napędu statku, itp.)
Bezpieczeństwo(naprężenia w kadłubie statku i w układzie napędowym, przechyły boczne i poziomowe, itp.)
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 14
1. Minimalizację kosztu związanego z czasem ruchu statku(kryterium jakości sterowania kursu statku),
2. Minimalizację całkowitego kosztu paliwa(kryterium jakości sterowania napędu statku).
),(min,
uzJn
Zadanie optymalizacyjne ruchu statku:
),(min),(minmin),(min
,,uzuzuz
JJJJ nnnn
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 15
JJn minminmin
),(min uznJ ),(min uzJ
nR R
M S
S
d
z
STE
RO
WA
NIE
BE
ZPO
ŚR
ED
NIE
OP
TYM
ALI
ZAC
JAS
TER
OW
AN
IA
n
h
zn z
1.2 Struktura układu sterowania ruchu statku
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 16
1.3 Przyczyny i skutki nieoptymalnego sterowania ruchu statku
Nieliniowość Adaptacja Skutki:
1. Wydłużenie drogi statku z powodu tzw. „myszkowania”,
2. Dodatkowy opór kadłuba wywołany jego położeniem niestycznym do trajektorii ruchu statku,
3. Dodatkowy opór wywołany wychyleniem steru.
Procedura optymalizacji sterowania ruchu statku:1. Określenie charakterystyk statycznych i dynamicznych
statku (tworzenie modelu matematycznego obiektu sterowania),
2. Informacje dot. zakłóceń3. Znajomość ograniczeń4. Dobór struktury i nastawień regulatora kursu oraz
regulatora napędu5. Określenie algorytmów sterowania i dobór urządzeń
wykonawczych
Żądana trajektoria
Cd
=
2.5
Cd = 1.8
Przepływ
Przepływ
Wpływ kierunku opływu na wartość współczynnika oporu:
Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 17