Математичне моделювання роботи рушійно-стернового комплексу автономного ненаселеного підводного апарату у косому потоці води
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176673Ключові слова:
автономний ненаселений підводний апарат, рушійно-стерновий комплекс, математичне моделювання, поворотна насадкаАнотація
Проводиться дослідження нелінійних гідродинамічних характеристик рушійно-стернового комплексу (РСК), які вливають на точність плоского траєкторного руху автономного ненаселеного підводного апарата (АНПА). При криволінійному русі підводного апарата його РСК працює у косому потоці води, що набігає. Це призводить до зниження сили упору РСК і негативно впливає на керований траєкторний рух підводного апарату. Дослідження було проведено для конкретного типу АНПА для режиму плоского криволінійного руху.
У якості методу дослідження було обрано метод математичного моделювання. З цією метою відому математичну модель руху АНПА доповнено системою керування, що імітує траєкторний рух АНПА. Розроблена модель складається з чотирьох основних блоків: удосконаленої моделі АНПА; блоку завдання швидкості руху апарату; блоку керування кутом повороту насадки; блоку, який містить заздалегідь підготовлені траєкторії руху АНПА.
Представлено результати дослідження гідродинамічних параметрів АНПА для декількох типових траєкторій його руху. До досліджуваних параметрів належать наступні: необхідний кут повороту насадки; дійсна траєкторія руху апарату; швидкість руху апарату; момент на валу гребного електродвигуна; упор гребного гвинта.
В результаті проведених досліджень побудовано діаграму залежності упору гребного гвинта від кута повороту насадки АНПА в діапазоні швидкості від 0,2 м/с до 1 м/с та при повороті насадки в діапазоні до 35°. Сформовано трьохвимірну матрицю, яка описує залежність упору гребного гвинта від кута потоку води, що набігає, та швидкості руху апарату. Отримана залежність може бути використана при синтезі регуляторів систем автоматичного керування плоским маневровим рухом АНПА підвищеної точностіПосилання
- Cruz, N. (Ed.) (2011). Autonomous underwater vehicles. InTech,. 258. doi: https://doi.org/10.5772/923
- Fedorenko, R., Gurenko, B. (2016). Autonomous Underwater Vehicle Mathematical Model and Simulator. Proceedings of the 4th International Conference on Control, Mechatronics and Automation - ICCMA ’16. doi: https://doi.org/10.1145/3029610.3029639
- Seto, M. L. (Ed.) (2013). Marine Robot Autonomy. Springer, 382. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-5659-9
- Gerigk, M., Wojtowicz, S. (2015). An Integrated Model of Motion, Steering, Positioning and Stabilization of an Unmanned Autonomous Maritime Vehicle. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 9 (4), 591–596. doi: https://doi.org/10.12716/1001.09.04.18
- Szymak, P. (2016). Mathematical Model of Underwater Vehicle with Undulating Propulsion. 2016 Third International Conference on Mathematics and Computers in Sciences and in Industry (MCSI). doi: https://doi.org/10.1109/mcsi.2016.057
- Wang, C., Zhang, F., Schaefer, D. (2014). Dynamic modeling of an autonomous underwater vehicle. Journal of Marine Science and Technology, 20 (2), 199–212. doi: https://doi.org/10.1007/s00773-014-0259-0
- Tan, K. M., Anvar, A., Lu, T. F. (2012). Autonomous Underwater Vehicle (AUV) Dynamics Modeling and Performance Evaluation. World Academy of Science, Engineering and Technology International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering, 6 (10), 2147–2155. Available at: https://waset.org/publications/9586/autonomous-underwater-vehicle-auv-dynamics-modeling-and-performance-evaluation
- Yang, R. (2016). Modeling and robust control approach for autonomous underwater vehicles. Ocean University of China ENSTA Bretagne, 274. Available at: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01484819/file/These-2016-SICMA-STIC_automatique-YANG_Rui.pdf
- Yeo, K. B., Wong, T. H., Ong, C. M. (2014). Modelling and Manoeuvrability Design of Autonomous Underwater Vehicle. Journal of Applied Sciences, 14 (10), 991–999. doi: https://doi.org/10.3923/jas.2014.991.999
- Jebelli, A., Yagoub, M. C. E., Dhillon, B. S. (2017). Modeling of an Autonomous Underwater Robot with Rotating Thrusters. Advances in Robotics & Automation, 6, 162. doi: https://doi.org/10.4172/2168-9695.1000162
- Valeriano-Medina, Y., Martínez, A., Hernández, L., Sahli, H., Rodríguez, Y., Cañizares, J. R. (2013). Dynamic model for an autonomous underwater vehicle based on experimental data. Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, 19 (2), 175–200. doi: https://doi.org/10.1080/13873954.2012.717226
- Blintsov, S. V. (2014). Teoretychni osnovy avtomatychnoho keruvannia avtonomnymy pidvodnymy aparatamy. Mykolaiv: NUK, 222.
- Stavynskyi, A. A. Blintsov, S. V. (2004). Udoskonalennia matematychnoi modeli samokhidnoho pidvodnoho aparata dlia doslidzhennia prostorovoho rukhu. Collection of Scientific Publications NUS, 3 (396), 161–166.
- Hrudinina, H. S. (2018) Mathematical modeling of an autonomous uninhabited underwater vehicle dynamics with propeller in the rotary nozzle. Shipbuilding and Marine Infrastructure, 2 (10), 144–153.
- Blintsov, S. V., Hrudinina, H. S., Aloba, L. T. (2017). Mathematical simulation of the dynamics of an autonomous underwater vehicle with flat circulation. Collection of Scientific Publications NUS, 4, 53–60. doi: https://doi.org/10.15589/jnn20170407
- Budashko, V. V. (2017). Pidvyshchennia efektyvnosti funktsionuvannia sudovykh enerhetychnykh ustanovok kombinovanykh propulsyvnykh kompleksiv. Odessa, 450.
- Yudin, Yu. I. (2010). Mathematical modeling of operation of azimuth thruster of drilling vessel while moving arbitrarily. Vestnik MGTU, 13 (4/2), 852–856.
- Blintsov, V. S., Hrudinina, H. S. (2018). Features of control by stabilized autonomous uninhabited underwater vehicle motors in the conditions of external action. Information systems, mechanics and management, 19, 122–137.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Volodymyr Blintsov, Hanna Hrudinina
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
