СИСТЕМА ОТКАЗОУСТОЙЧИВОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОРАБЛЯ
FAIL-SAFE SHIP CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к области судостроения - автоматическому управлению движением корабля.
Известна система автоматического управления движением судна по заданному путевому углу, реализованная в «Системе автоматического управления движением судна» (патент RU №2248914, Б.И. №9, март 05 г.). В системе управления движением судна использована информация от датчика путевого угла, задатчика путевого угла и сумматора, в котором по сигналам: текущего путевого угла, заданного путевого угла, угловой скорости судна, формируется закон управления рулевым приводом судна.
Известна также система автоматического управления движением корабля с использованием динамической модели углового движения корабля (см. патент RU №2223197, Б.И. №4, 2004 г, принятый авторами в качестве прототипа). «Аппаратура автоматического управления движением судна», содержащая задатчик курсового угла, датчик угла руля, приемник спутниковой навигационной системы (датчик путевого угла), рулевой привод, динамическую модель углового движения корабля (фильтр), блок дифференцирования и сумматор, первый вход которого соединен с выходом задатчика путевого угла, выход приемника СНС соединен с вторым входом сумматора, к третьему входу которого подключен выход датчика угла руля, четвертый вход сумматора соединен с выходом блока дифференцирования. На выходе динамической модели движения судна-фильтре формируется оценка путевого угла. Оценка путевого угла алгебраически суммируется с путевым углом. Разность этих сигналов вводится на вход динамической модели движения судна-фильтра.
В системе управления движением корабля формируется закон автоматического управления движением судна.
зд
зд
зд
ϕ
ϕ)
В задатчике курсового угла формируют сигнал - ϕ=f(t), Сигнал оценки угла курса -  формируется с использованием фильтра, который содержит электронную (динамичесую) модель движения судна. Для формирования оценки сигнала угла курса на вход электронной модели движения корабля поступает угол руля δ от датчика руля и сигнал невязки с выхода электронной модели движения корабля и датчика угла курса: К(ϕ-. На выходе сумматора-регулятора формируется заданное значение угла руля - δ (или d/dt δ), который подключается к входу рулевого привода:
зд
1
зд
2
3
(ϕ
ϕ
d/dtδ=К-ϕ)+Кd/dt Кδ,
ϕ
где  - оценка угла курса (с выхода электронной модели движения корабля-фильтра калмана),
δ - угол руля (с выхода датчика руля),
зд
ϕ - заданное значение угла курса (из задатчика угла курса),
зд
зд
δ - заданное значение угла руля (или d/dt δ) (формируется в сумматоре).
Недостатками известных систем автоматического управления движением (САУД) являются:
- отсутствие встроенного контроля исправности источников информации САУД,
- выход из строя датчиков информации о состоянии корабля приводит к аварийным ситуациям,
- выход из строя вычислительных сетей фильтра обработки входной информации также приводит к аварийным ситуациям,
- системы управления не являются отказоустойчивыми.
Техническим результатом предлагаемой системы управления движением судна является:
- повышение точности и надежности системы управления движением,
- введение блоков диагностики и формирователя средних значений оценок глубины и угла дифферента позволило осуществлять не только контроль исправности САУД, но и перестройку ее архитектуры при появлении сбоя в САУД,
- дополнительное введение в состав системы: 2-х резервных датчиков глубины, трех измерителей угла дифферента и пяти фильтров с электронной динамической моделью движения корабля позволило обеспечить сохранение нормальной работы САУД не только при сбоях в датчиках информации, но и в вычислительных сетях фильтров обработки входной информации.
Технический результат в предлагаемой системе управления достигается благодаря:
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- применению формирователя средних значений оценок глубины и угла дифферента, двух дополнительных датчиков глубины и трех формирователей угла дифферента, что позволило получать (более точные) усредненные значения оценок глубины
и оценок угла дифферента -
:
а) с трех датчиков глубины, датчика угла дифферента совместно с тремя формирователями угла дифферента (при отсутствии сбоев во всех четырех датчиках САУД в нормальных условия эксплуатации),
б) с двух исправных датчиков глубины (третий датчик глубины (любой) вышел из строя) или при сбое датчика угла дифферента.
Формирование системы отказоустойчивого управления движением корабля.
1
1
зд
зд
зд
зд
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
Система отказоустойчивого управления движением корабля содержит: датчик руля δ, датчик глубины h, датчик угла дифферента ψ, рулевой привод, задатчик глубины h и угла дифферента ψ, фильтр оценки глубины
, фильтр оценки угла дифферента
и сумматор, на первый вход которого подключен: датчика руля δ, на второй вход - блок дифференцирования, на третий вход - задатчик глубины h и угла дифферента - ψ. Выход сумматора подключен к входу рулевого привода.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
Фильтр оценки глубины
содержит динамическую модель движения корабля по глубине, на вход которой подключен:
1
- датчик глубины h (который вырабатывает текущую глубину корабля - h),
- датчик руля δ (который выдает угол руля - δ).
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
На выходе фильтра оценки глубины
вырабатывается оценка глубины - (с использованием Методов Калмановской фильтрации).
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
Фильтр оценки угла дифферента
содержит динамическую модель движения корабля по углу дифферента - ψ, на вход которой подключен:
1
- датчик угла дифферента ψ,
- датчик руля δ.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
На выходе фильтра оценки угла дифферента
вырабатывается оценка угла дифферента
.
2
3
2
2
3
3
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
Для реализации предложенного заявителем технического результата в систему введены: датчик глубины h, датчик глубины h, формирователь средних значений оценки глубины
, фильтр оценки глубины
, фильтр оценки глубины
, фильтр оценки угла дифферента
, фильтр оценки угла дифферента
, фильтр оценки угла дифферента
. Ha первый вход каждого из пяти фильтров подключен выход датчика руля δ. Датчик глубины h подключен к второму входу фильтру оценки глубины h. Датчик глубины h подключен к второму входу фильтра оценки глубины h.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
1
2
2
3
1
3
К второму и третьему входам трех фильтров оценки угла дифферента: 1)
, 2)
, 3)
, подключены соответственно выходы датчиков глубины: 1) h и h, 2) h и h, 3) h и h, семь блоков диагностики:
,
,
,
,
,
,
, к первым входам которых подключены соответственно:
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки глубины
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки глубины
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки глубины
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки угла дифферента
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки угла дифферента
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки угла дифферента
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- выход фильтра оценки угла дифферента
.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
1
2
3
К второму входу четырех блоков диагностики:1)
, 2)
, 3)
, 4)
, подключены соответственно три датчика глубины:1) h, 2) h, 3) h, и датчик угла дифферента 4)
.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
1
2
2
3
3
1
К второму и третьему входам трех блоков диагностики 1)
, 2)
, 3)
подключены соответственно: 1) два датчика глубины h, h., 2) два датчика глубины h, h, 3) два датчика глубины h, h.
В семи блоках диагностики формируется семь модулей разности:
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>1</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>3</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>4</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>4</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
,
,
,
,
,
,
, которые сравниваются с заданными постоянными, если модули разности удовлетворяют условиям (1):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo><</mo><msubsup><mi>C</mi><mn>1</mn><mrow /></msubsup></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>i</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo><</mo><msubsup><mi>C</mi><mn>2</mn><mrow /></msubsup><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
и
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>i</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>i</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>3</mn><mstyle displaystyle="true"><mo>∑</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>3</mn><mstyle displaystyle="true"><mo>∑</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
1
2
3
1
(что подтверждает исправность «i»-ых датчиков и сетей формирования оценок глубины
и оценок угла дифферента
), то все эти оценки
и
, введенные в блоки диагностики из соответствующих фильтров глубины
фильтров угла дифферента
, подключают в блок формирователь средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
. В случае исправности системы отказоустойчивого управления движением корабля (исправны все четыре датчика h, h, h и ψ и сети фильтров) в формирователе средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
получим среднее значение оценок глубины
и среднее значение оценок угла дифферента
. Выход формирователя среднего значения оценки глубины
и среднего значения оценки угла дифферента
подключен к четвертому входу сумматора.
Выход сумматора подключен к входу рулевого привода.
а) На входе рулевого привода (в случае установки в САУД режима автоматического управления движением корабля по глубине) формируется закон управления движением корабля по глубине, имеющий вид (аналогичен закону, принятому в прототипе):
<mrow><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><mo>_</mo><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>з</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mn>1</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>−</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mrow><mi>з</mi><mi>д</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mn>2</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mrow><msub><mrow /><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>−</mo><msub><mi>К</mi><mrow><mn>3</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mi>δ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где
- среднее значение оценки глубины (подключено к четвертому входу сумматора с выхода блока формирователя средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>зд</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
зд
зд
- заданное значение глубины (подключено к третьему входу сумматора с выхода задатчика глубины h и угла дифферента ψ),
<mrow><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- производная от оценки среднего значения глубины (подключена к второму входу сумматора с выхода блока дифференцирования),
δ - угол руля (подключен к первому входу сумматора с выхода датчика руля),
зд
δ - заданное значение угла руля,
зд
d/dt_δ - вводится с выхода сумматора на вход рулевого привода,
1a, 2а, 3а
К - постоянные коэффициенты регулирования.
б) На входе рулевого привода (в случае установки режима автоматического управления движением корабля по углу дифферента) формируется закон управления движением корабля по углу дифферента, имеющий вид:
<mrow><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><mo>_</mo><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>з</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mn>1</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>з</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mn>2</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>К</mi><mn>3</mn></msub><mi>δ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>2</mn><mi>а</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
где
- среднее значение оценки угла дифферента (подключено к четвертому входу сумматора с выхода блока формирователя средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
),
зд
зд
зд
ψ - заданное значение угла дифферента (подключено к третьему входу сумматора с выхода задатчика глубины h и угла дифферента ψ),
<mrow><mi>d</mi><mo>/</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
- производная от оценки среднего значения угла дифферента (подключена к второму входу сумматора с выхода блока дифференцирования, вход которого подключен к выходу формирователя средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
),
δ - угол руля (подключен к первому входу сумматора с датчика руля),
зд
δ - заданное значение угла руля
зд
d/dt_δ - формируется на выходе сумматора(которое подключается к входу рулевого привода),
1,2,3
K - постоянные коэффициенты регулирования.
Система отказоустойчивого управления движением корабля поясняется чертежами.
На фигуре 1 приведена блок-схема системы отказоустойчивого управления движением корабля, которая содержит:
1
зд
зд
1
1
2
3
2
3
2
3
4
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
датчик руля δ - 1, датчик глубины h - 2, датчик угла дифферента ψ - 3, рулевой привод - 4, задатчик глубины и угла дифферента h, ψ - 5, фильтр оценки глубины h - 6, фильтр оценки угла дифферента ψ - 1, сумматор - 8, блок дифференцирования - 9, второй и третий датчики глубины h и h- 10, 11, фильтр оценки глубины h - 12, фильтр оценки глубины h - 13, фильтр оценки угла дифферента ψ - 14, фильтр оценки угла дифферента ψ - 15, фильтр оценки угла дифферента ψ - 16, семь блоков диагностики 17-23, формирователь средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
- 24.
Объект управления - корабль - 25.
Реализация рассматриваемой системы возможна на базе:
- аналоговых счетно-решающих элементов с использованием дискретных логических элементов,
- с использованием цифровой техники,
- датчики следует применить серийно выпускаемые нашей промышленностью с точностью измерения не хуже 0,5°,
- фильтры оценки глубины и оценки угла дифферента включают электронные модели движения корабля с постоянными коэффициентами передачи (может быть использована также адаптивная электронная модель движения корабля),
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
- блоки диагностики и формирователь средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
- 24 - целесообразно реализовывать в форме программно-аппаратных модулей.
Особенности работы системы отказоустойчивого управления движением корабля.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
1. Формирование оценок измеряемой информации -
,
(используются датчики 1, 2, 3, 10, 11, фильтры 6, 7, 12-16 и формирователь 24).
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
Оценки глубины корабля
оценки угла дифферента
вырабатываются в семи фильтрах 6, 7, 12-16 с использованием электронной модели движения корабля по глубине и углу дифферента.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><mn>12</mn></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mn>3</mn><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>−</mo><mn>13</mn></mrow>
а) Формирование оценок глубины
. На первый вход трех фильтров оценки глубины:
- 6,
и
подключен выход датчика руля δ - 1, вторые входы этих трех фильтров оценки глубины соединены соответственно с:
1
- выходом датчика глубины h - 2 (подключен к фильтру оценки глубины - 6),
2
- выходом датчика глубины h -_ 10 (подключен к фильтру оценки глубины - 12),
3
- выходом датчика глубины h - 11 (подключен к фильтру оценки глубины - 13).
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mtext>i</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
1
2
3
4
1
б) Формирование оценок угла дифферента -
. На первый вход четырех фильтров угла дифферента: ψ - 7, ψ - 14, ψ - 15, ψ - 16, подключен выход датчика руля δ - 1. На второй вход фильтра оценки угла дифферента - 7 подключен выход датчика угла дифферента ψ - 3. Второй и третий входы остальных трех фильтров оценки угла дифферента соединены с:
1
2
- датчиками глубины h - 2. и h - 10 (подключены к фильтру оценки угла дифферента - 14),
2
3
- датчиками глубины h - 10 и h - l1 (подключены к фильтру оценки угла дифферента - 15),
1
3
- датчиками глубины h - 2 и h - 11 (подключены к фильтру оценки угла дифферента - 16),
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mi>i</mi></msub><msub><mrow /><mrow /></msub></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>i</mtext></msub><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
2. Формирование оценок глубины
и оценок угла дифферента
в формирователе - 24 (используются три датчика глубины: 2, 10, 11, и датчик угла дифферента 3, семь блоков диагностики 17-23 и формирователь средних значений оценок глубины
и средних значений оценок угла дифферента
- 24).
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
а) В блоках диагностики 17, 19, 20 вычисляется модуль разности:
,
h
если модуль разности глубин меньше допустимого значения С:
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo><</mo><msub><mi>C</mi><mi>h</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mi>i</mi></msub></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
то с выхода данного «i» блока диагностики поступит оценка глубины
в формирователь средних значений
- 24,
если удовлетворяется условие:
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><msub><mi>C</mi><mi>h</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><mi>a</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mi>i</mi></msub></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
то с выхода данного «i» блока диагностики не поступит оценка глубины
в формирователь средних значений
- 24,
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>1</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>3</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>4</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>4</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
б) В блоках диагностики 18, 21, 22 и 23 формируется модуль разности:
,
,
и
,
если модуль разности угла дифферента меньше допустимого значения Сψ:
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo><</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub></mrow>
то с выхода данного «i» блока диагностики поступит оценка угла дифферента
в формирователь средних значений оценок глубины
и угла дифферента
- 24,
если удовлетворяется условие:
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>i</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>4</mn><mi>a</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mtext>i</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
то оценки угла дифферента -
с «i» блока диагностики 18, или 21, или 22, или 23 не вводятся в формирователь 24.
cp
ср
cp
ср
3. Получение средних значений оценок глубины h и оценок угла дифферента ψ (формирователь средних значений оценок глубины h и оценок угла дифферента ψ - 24)
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
а) В случае нормальных условий плавания (все каналы управления САУД исправны) в семи блоках диагностики 17-23 удовлетворяются условия (3) и (4), поэтому три оценки глубины и четыре оценки угла дифферента вводятся в формирователь среднего значения оценки глубины
и дифферентам
- 24 (в формирователе 24 в этом случае вычисляется среднее значение оценки глубины и дифферента):
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mo>∑</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle><mo>/</mo><mn>3</mn></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mo>∑</mo><mrow><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mn>4</mn><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mstyle><mo>/</mo><mn>4</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
где
,
,
- оценки глубины, вычисленные в фильтрах 6, 12, 13,
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
,
,
,
- оценки угла дифферента, вычисленные в фильтрах 7, 14, 15, 16.
Выход формирователя средних значений оценки глубины и угла дифферента 24 подключен к четвертому входу сумматора 8. На выходе сумматора 8 формируется закон управления рулевым приводом, в соответствии с зависимостью (2) или (2а). Выход сумматора 8 подключен к входу рулевого привода 4, при этом обеспечивается движение корабля на заданной глубине или с заданным углом дифферента (в зависимости от установленного в САУД режима управления движением по заданной глубине плавания или с заданным углом дифферента).
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>i</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mtext>i</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
б) В случае сбоя в одном из датчиков 2, или 3, или 10, или 11 (каналов формирования оценок
и
) в блоках диагностики удовлетворяется условие (3а) и/или (4а), при этом в формирователе среднего значения оценки глубины
и дифферента
24 вычисляется среднее значение оценки глубины и дифферента с использованием оценок
и
только исправных каналов.
1
1
б) Сбой в датчике h - 2:
- в блоке диагностики 17 реализовалась зависимость (3а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>1</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><msub><mi>C</mi><mi>h</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
- в блоке диагностики 21 реализовалась зависимость (4а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
- в блоке диагностики 23 реализовалась зависимость (4а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>4</mtext></msub><mtext>-</mtext><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><msub><mrow /><mtext>2</mtext></msub></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mo>,</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
2
2
1
2
1
2
где: ψ - измеренный угол дифферента (ψ=(h-h)/L вычисляется в фильтре 14 с использованием измеренных глубин: h с датчика 2, h с датчика 10, который из фильтра 14 вводится в блок диагностики 21),
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>2</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
2
- оценка угла дифферента ψ (вычисляется в фильтре 14 с использованием динамической модели движения корабля по дифференту),
4
4
1
3
1
1
3
ψ- измеренный угол дифферента (ψ=(h-h)/L вычисляется в фильтре 16 с использованием измеренных глубин: h с датчика 2, h с датчика 11, который из фильтра 16 и вводится в блок диагностики 23),
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>4</mtext></msub></mrow>
4
- оценка угла дифферента ψ (вычисляется в фильтре 16 с использованием динамической модели движения корабля по дифференту),
L - расстояние между датчиками 2 и 10,
1
L - расстояние между датчиками 2 и 11.
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
Среднее значение оценки глубины
и дифферента
в формирователе среднего значения оценки глубины и дифферента 24 вычисляется в виде:
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2,</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mn>5</mn><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
.
h
ср
1
Среднее значение оценки глубины -  (5) поступит в сумматор 8 только при режиме управления движением корабля по глубине (см. зависимость (2)).
ψ
ср
1
Среднее значение оценки угла дифферента -  (5) поступит в сумматор 8 только при режиме управления движением корабля по углу дифферента (см. зависимость (2а)).
2
2
б) Сбой в датчике глубины h - 10:
- в блоке диагностики 19 реализовалась зависимость (3а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>2</mn></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><msub><mi>C</mi><mi>h</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
- в блоке диагностики 21 реализовалась зависимость (4а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>2</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>2</mn></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
- в блоке диагностики 22 реализовалась зависимость (4а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>3</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>2</mn></msub><msub><mrow /><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
2
2
1
2
1
2
2
где: ψ - измеренный угол дифферента (ψ=(h-h)/L вычисляется в фильтре 14 с использованием измеренных глубин: h с датчика 2, h с датчика 10, ψ из фильтра 14 вводится в блок диагностики 21),
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>2</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
2
- оценка угла дифферента ψ (вычисляется в фильтре 14 с использованием динамической модели движения корабля по дифференту),
3
3
1
3
2
1
3
3
ψ - измеренный угол дифферента (ψ=(h-h)/L вычисляется в фильтре 15 с использованием измеренных глубин: h с датчика 2, h с датчика 11, ψ из фильтра 15 вводится в блок диагностики 22),
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>3</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>3</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
- оценка угла дифферента
(вычисляется в фильтре 15 с использованием динамической модели движения корабля по дифференту),
L - расстояние между датчиками 2 и 10,
2
L - расстояние между датчиками 2 и 11.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>р</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub></mrow>
Среднее значение оценки глубины
и дифферента
в формирователе среднего значения оценки глубины и дифферента 24 примет вид:
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mn>5</mn><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
.
3
3
б) Сбой в датчике глубинны h - 11:
- в блоке диагностики 20 реализовалась зависимость (3а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>3</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><msub><mi>C</mi><mi>h</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>3</mn><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
- в блоке диагностики 23 реализовалась зависимость (4а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>4</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>4</mn></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
-. в блоке диагностики 22 реализовалась зависимость (4а):
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>3</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mrow><mn>31</mn></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
,
4
4
1
1
3
4
где: ψ - измеренный угол дифферента (ψ=(h-h)/L вычисляется в фильтре 16 с использованием измеренных глубин: h с датчика 2, h с датчика 11, ψ из фильтра 16 вводится в блок диагностики 22),
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>4</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>4</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
- оценка угла дифферента
(вычисляется в фильтре 16 с использованием динамической модели движения корабля по углу дифферента),
3
3
2
3
2
2
3
3
ψ - измеренный угол дифферента (ψ=(h-h)/L вычисляется в фильтре 15 с использованием измеренных глубин: h с датчика 10, h с датчика 11, ψ из фильтра 15 вводится в блок диагностики 22),
<mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mtext>3</mtext></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow>
3
- оценка угла дифферента ψ (вычисляется в фильтре 15 с использованием динамической модели движения корабля по углу дифферента),
L - расстояние между датчиками 2 и 11,
2
L - расстояние между датчиками 10 и 11.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub></mrow>
Среднее значение оценки глубины
и дифферента
в формирователе среднего значения оценки глубины и дифферента 24 примет вид:
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mn>3</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>2</mn><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mn>5</mn><mn>3</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
.
1
г) Сбой в датчике угла дифферента ψ - 3:
в блоке диагностики 7 выполнилась зависимость:
<mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>ψ</mi><mtext>1</mtext></msub><mtext>-</mtext><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mn>1</mn><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>≥</mo><mi>C</mi><mi>ψ</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>4</mn><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
.
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow>
Среднее значение оценки глубины
и дифферента
в формирователе среднего значения оценки глубины и дифферента 24 примет вид:
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mtext>h</mtext><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><munder accentunder="true"><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>h</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mo>+</mo><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>h</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>3</mn></mrow>
<mrow><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mrow><msub><mi>ψ</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>+</mo><munder accentunder="true"><mi>ψ</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder><munder accentunder="true"><mrow><msub><mrow /><mn>4</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>3</mn></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>5</mn><msub><mi>a</mi><mn>4</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
.
4. Управление движением корабля по глубине или углу дифферента.
В предложенной САУД предусматривается два режима управления движением корабля:
<mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>h</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>з</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>,</mo></mrow>
- переходы на заданное значение глубины и последующую стабилизацию на ней -
ср
зд
- по углу дифферента с последующей стабилизацией на этом угле дифферента ψ=ψ.
Рассмотрим режим управления по глубине.
Боцман в задатчике глубины и угла дифферента 5 устанавливает требуемый режим управления.
зд
а) Устанавливает задатчиком 5 заданную глубину плавания корабля h, при этом в рассматриваемой системе формируется закон (2) автоматического управления рулевым приводом 4, который выводит корабль на заданную глубину и удерживает корабль на заданной глубине.
Рассмотрим операции, которые при этом выполняются в системе.
На вход сумматора 8 подключены:
зд
- заданная глубина h (с задатчика глубины дифферента 5),
h
cp
- скорость изменения глубины d/dt с блока дифференцирования 9, на вход которого поступает оценка среднего значения глубины из формирователя 24),
- угол перекладки руля δ (с датчика руля 1),
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
ср
- среднее значение оценок глубин -
(с формирователя среднего значения оценок глубин
и угла дифферента ψ - 24).
зд
В сумматоре 8 формируется закон управления (2), который и реализуется на входе рулевого привода 4, обеспечивая тем самым движение корабля на заданной глубине h.
зд
б) Устанавливает заданный угол дифферента ψ, при этом в рассматриваемой системе формируется закон (2а) автоматического управления рулевым приводом 4, который выводит корабль на заданный угол дифферента и удерживает корабль на заданном значении угла дифферента.
Рассмотрим операции, которые при этом выполняются в системе. На вход сумматора 8 подключается:
зд
- заданный угол дифферента - ψ (с задатчика глубины и дифферента 5),
cp
ср
- производная от оценки среднего угла дифферента - d/dt_ψ (с блока дифференцирования 9, на вход которого поступает оценка среднего значения угла дифферента ψ из формирователя 24),
- угол перекладки руля - δ (с датчика руля 1),
ср
ср
<mrow><munder accentunder="true"><mrow><msub><mtext>h</mtext><mrow><mtext>cp</mtext></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow>
- среднее значение оценок угла дифферента - ψ (с формирователя среднего значения оценок глубин
и угла дифферента ψ - 24);
зд
В сумматоре 8 формируется закон управления (2а), который поступает на вход рулевого привода 4, обеспечивая тем самым движение корабля с заданным углом дифферента ψ.
Проведенное моделирование работы рассмотренной выше системы подтвердило эффективность использования предложенной системы отказоустойчивого управления.
На фиг 2. и 3 представлены результаты моделирования алгоритмов фильтрации в случае отказа одного из датчиков глубины в типовой САУД и в системе отказоустойчивого управления движением корабля, которая рассмотрена выше.