Mathematical models in ship control systems testbench

Abstract

Работа посвящена роли математических моделей в отладочных стендах для судовых систем управления, то есть таких программно-аппаратных комплексов, которые позволяют имитировать все интерфейсные сигналы – как аналоговые и дискретные, так цифровые, и отладить по возможности основные алгоритмы управления, максимально сократить время на отладку системы на борту судна. Рассмотрены особенности стендов для систем управления движением и маневрированием (на примере системы управления курсом судна и системы управления динамическим позиционированием) и для систем управления техническими средствами. Дана классификация таких стендов, указан состав необходимых математических моделей. Отмечена важность моделирования различных отказов и сбоев, в том числе динамических. Приведены математические модели движения судна для стендов системы управления курсом судна и системы управления динамическим позиционированием в общем виде, рассмотрены требуемые свойства для различных задач. Проанализированы свойства математических моделей, предложенных международными стандартами для отладки управления по траектории. Предложены структуры математических моделей навигационных датчиков и приводов средств управления для стендов, а также описаны требования к моделированию электроэнергетической установки для систем управления динамическим позиционированием. The work is devoted to the role of mathematical models in testbenches for ship control systems, that is, such software and hardware systems that allow you to simulate all interface signals - both analog and discrete, and digital, and debug, if possible, the main control algorithms, minimize the time for debugging the system on board the ship. The features of stands/testbenches for motion and maneuvering control systems (on the example of a vessel heading control system and a dynamic positioning control system), a technical means control system are considered. The classification of such testbenhces is given, the composition of the necessary mathematical models is discussed. The importance of modeling various faults and failures, including dynamic ones, is noted. Mathematical models of ship motion for the testbenches of the ship's heading control system and dynamic positioning control system in general form are given, the required properties for various tasks are considered. The properties of mathematical models proposed by international standards for debugging track control systems are analyzed. The structures of mathematical models of navigation sensors and actuators for testbenches are proposed, and the requirements for simulation an electric power plant for dynamic positioning control systems are described.