Идентификация параметров модели движения надводного морского объекта в условиях возмущений
EDN: XMMUUC
Аннотация
Предложен подход, позволяющий определить параметры модели движения надводного морского объекта в условиях воздействия на него внешних возмущений с использованием измерений курса, скорости рыскания, скорости относительно воды и данных спутниковой навигационной системы (СНС). Структура модели задается в пространстве состояний.
Задействуется критерий близости реакций на заданное управление реального объекта и модели его движения при одних и тех же внешних возмущениях. Предлагается применить фильтр Калмана, в вектор состояния которого включено описание возмущений, и итерационную процедуру оценки параметров при минимизации критерия. Показано, что в этом случае обеспечивается устойчивость идентификации параметров модели при различных внешних возмущениях. Приводятся результаты моделирования, позволяющие оценить качество этой идентификации. Подход опробован в ходе натурных испытаний высокоскоростного катера.
Об авторе
А. Е. Пелевин
АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия
Россия
Пелевин Александр Евгеньевич, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник; действительный член международной общественной организации «Академия навигации и управления движением»
С.-Петербург
Список литературы
1. Льюинг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя / пер. с англ. под ред. Я.З. Цып кина. М.: Наука, 1991. 432 с.
2. Holzhüter, T., Robust identification in an adaptive track controller for ships, Proceedings of the 3rd IFAC Symposium on Adaptive Systems in Control and Signal Processing, Glasgow, UK, 1989, pp. 275–280.
3. Тумашик А.П. Расчет гидродинамических характеристик судна при маневрировании / А.П. Тумашик // Судостроение. 1978. № 5. С.13–15.
4. Van Amerongen, J., Adaptive steering of ships-a model reference approach, Automatica, 1984, vol. 20, no. 1, pp. 3–14.
5. Perera, L.P., Oliveira, P., Soares, C.G., System identification of nonlinear vessel steering, Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 2015, vol. 137, no. 3, Article ID 031302, pp. 1–7.
6. Julier, S., Uhlmann, J., A New Extension of the Kalman Filter to Nonlinear Systems, Proceedings of SPIE: The International Society for Optical Engineering, 1997, vol. 3068, pp. 182–193.
7. Källström, C.G. and Aström, K.J., Experiences of system identification applied to ship steering, Automatica, 1981, vol. 17, no. 1, pp. 187–198.
8. Herrero, E.R., Velasco, F.J., Two-step identification of non-linear manoeuvring models of marine vessels, Ocean Engineering, 2012, vol. 53, pp. 72–82.
9. Luo, W., Parameter Identifiability of Ship Manoeuvring Modeling Using System Identification, Mathematical Problems in Engineering, 2016, vol. 11, no. 17, pp. 1–10.
10. Xu, H., Hassani, V., Soares, C.G., Uncertainty analysis of the hydrodynamic coefficients estima tion of a nonlinear manoeuvring model based on planar motion mechanism tests, Ocean Engineer ing, 2019, vol. 173, pp. 450–459.
11. Dai, Y.T., Liu, L.Q., Feng, S.S., On the identification of coupled pitch and heave motions using opposi tion-based particle swarm optimization, Mathematical Problems in Engineering, 2014, vol. 2014, 10 p.
12. Пашенцев С.В. Параметрическая идентификация маневренных характеристик по результатам натурных испытаний вида «Зигзаг» в нелинейной модели управляемости судна // Вестник МГТУ. 2010. Т. 13. №4/1. С. 730–735.
13. Жабко Н.А. Параметрическая идентификация динамических моделей морских судов // Вест ник ВГТУ. 2012. №1.
14. Овчаренко В.Н., Поплавский Б. К. Идентификация нестационарных аэродинамических характеристик самолета по полетным данным // Изв. РАН. ТиСУ. 2021. №6. С. 24–34.
15. Егорчев М.В., Козлов Д.С., Тюменцев Ю.В. Моделирование продольного углового движения самолета: сопоставление теоретического, эмпирического и полуэмпирического подходов // Научный вестник МГТУ ГА. 2015. №211. С. 116–123.
16. Зубов Н.Е., Микрин Е.А., Мисриханов М.Ш. и др. Применение алгоритма точного размещения полюсов при решении задач наблюдения и идентификации в процессе управления движением космического аппарата// Изв. РАН. ТиСУ. 2013. №1. С. 135–151
17. Дмитриев С.П., Пелевин А.Е. Задачи навигации и управления при стабилизации судна на траектории. СПб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2004. 160 с.
18. Денисов В.И., Чубич В.М., Черникова О.С. Активная параметрическая идентификация стохастических линейных систем. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. 192 с.
19. Нгуен Х.Т., Власов С.М., Скобелева А.В. Математическое моделирование и идентификация параметров модели надводного судна // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Том 21. № 3. С. 418–425.
20. Lipko, I., Identification of the horizontal movement of the underwater vehicle MiddleAUV, Interna tional Russian Automation Conference (RusAutoCon), IEEE, September 2022, pp. 820–825.
21. Nomoto, K., Taguchi, T., Honda, K., On the steering qualities of ships, International Shipbuilding Progress, 1957, vol. 4, pp. 354–370.
22. Пелевин А.Е. Идентификация параметров модели объекта в условиях внешних возмущений // Гироскопия и навигация. 2014. № 4. С. 111–120.
23. Методы исследования нелинейных систем автоматического управления / под ред. Р.А. Нелепина. М.: Наука, 1975. 448 с.
24. Справочник по теории корабля. Т.3. Управляемость водоизмещающих судов. Гидродинамика судов с динамическими принципами поддержания / под ред. Я.И. Войткунского. Л.: Судостроение, 1985. 768 с.
Рецензия
Для цитирования:
Пелевин А.Е. Идентификация параметров модели движения надводного морского объекта в условиях возмущений. Гироскопия и навигация. 2023;31(4):192-205. EDN: XMMUUC
For citation:
Pelevin A.E. Identification of motion model parameters for a surface ship under disturbances. Gyroscopy and Navigation. 2023;31(4):192-205. (In Russ.) EDN: XMMUUC
Просмотров:
4
Послать статью по эл. почте 