]DFMD VWDWNXghaemi/student/pdf/PAO/AutStat_1.pdf · wrzh xnádg\ dxwrpdw\nl :\gdz 3* )rvvhq7 , +dqgerrn ri 0dulqh &udiw +\gurg\qdplfv dqg 0rwlrq &rqwuro -rkq :loh\ 6rqv )rvvhq7 ,

$Page 1: ]DFMD VWDWNXghaemi/student/pdf/PAO/AutStat_1.pdf · wrzh xnádg\ dxwrpdw\nl :\gdz 3* )rvvhq7 , +dqgerrn ri 0dulqh &udiw +\gurg\qdplfv dqg 0rwlrq &rqwuro -rkq :loh\ 6rqv )rvvhq7 ,$
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


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


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


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


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


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


Elementy automatyzacji ruchu statku

Sterowanie

Monitorowanie

Komunikacja

Alarmy

Rejestracja,filtracja, zapisywanie, analiza

oraz zarządzanie danych

Nawigacja



RAdio Detection And Ranging

Automatic Radar Plotting Aid


Modelowanieruchu statku

Analizaukładu

sterowania

Zakłócenia

Parametryprojektowe

statku

Wymaganiai zalecenia

Syntezaukładu

sterowaniaOgraniczenia


Przykłady uzasadniające zastosowania okrętowych układów sterowania


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.


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.)


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


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


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:


Documents

]DFMD VWDWNXghaemi/student/pdf/PAO/AutStat_1.pdf · wrzh xnádg\ dxwrpdw\nl :\gdz 3* )rvvhq7 , +dqgerrn ri 0dulqh &udiw +\gurg\qdplfv dqg 0rwlrq &rqwuro -rkq :loh\ 6rqv )rvvhq7 ,