Управление морскими подвижными объектами

В монографии обобщаются результаты работ, выполненных авторами по современным методам анализа, синтеза и оптимизации автоматических систем управления надводных и подводных судов, судов с динамическими принципами поддержания, буксируемых аппаратов и других морских подвижных объектов (МПО).
С единых математических позиций рассматриваются нелинейные уравнения движения различных МПО и специфические особенности математических моделей конкретных классов судов и аппаратов. Описываются статистические модели ветроволновых возмущений, действующих на МПО.
Значительное место уделяется математическим основам оптимизации управляемых систем, классического вариационного исчисления, принципа максимума с учетом практической направленности и применимости этих методов для решения конкретных задач синтеза замкнутых оптимальных автоматических систем МПО. Излагаются как аналитические методы синтеза односвязных систем, основанные на вариационном исчислении, так и машинные методы синтеза многоканальных, многосвязных оптимальных автоматических систем; рассматриваются системы линейные, нелинейные, как полностью наблюдаемые, так и с неполной и неточной информацией о параметрах движения. Учитываются случайные внешние возмущения и шумы измерительных приборов. Описываются принципы построения иерархических систем управления движением и методы управления с прогнозированием.
Изложение многих теоретических вопросов сопровождается примерами
применения предлагаемых методов в практике проектирования систем управления движением МПО.
Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, студентов и аспирантов, специализирующихся в области судовой автоматики, а также для специалистов по вопросам автоматического управления в различных областях техники.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МПО
§ 1.1. Предварительные замечания
§ 1.2. Системы координат. Основные кинематические соотношения
§ 1.3. Общие динамические уравнения движения МПО
§ 1.4. Линейные математические модели МПО
§ 1.5. Некоторые структурные особенности математических моделей МПО в задачах управления движением
§ 1.6. Примеры частных математических моделей МПО
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЕТРОВОЛНОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
§ 2.1. Спектральные характеристики морского волнения
§ 2.2. Кажущиеся спектры морского волнения
§ 2.3. Характеристики и математические модели воздушного потока в приводном слое атмосферы
Глава 3. ЭЛЕМЕНТЫ АНАЛИЗА МНОГОСВЯЗНЫХ СИСТЕМ ПРИ СЛУЧАЙНЫХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
§ 3.1. Анализ многосвязных линейных моделей управляемых объектов
§ 3.2. Корреляционные соотношения для многосвязных линейных систем
§ 3.3. Функционалы грубости и оценки разброса показателей качества
Глава 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МПО
§ 4.1. Параметрический подход к линейным задачам с квадратичными критериями качества
§ 4.2. Синтез оптимальной линейной системы при неполных и неточных измерениях
§ 4.3. Стационарный фильтр Калмана
§ 4.4. Синтез оптимальных фильтров в системах с обратными связями по оценкам
§ 4.5. Оптимизация параметров линейного регулятора заданной структуры при неполных измерениях
§ 4.6. Синтез линейного регулятора заданной структуры при неполных и неточных измерениях
§ 4.7. Комбинированная задача оптимизации параметров линейной многосвязной системы
§ 4.8. Параметрическая оптимизация регуляторов с высшими производными
Глава 5. АНАЛИТИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕГУЛЯТО¬РОВ В ЗАДАЧАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МПО
§ 5.1. Постановка задачи
§ 5.2. Эквивалентная детерминированная задача
§ 5.3. Синтез систем стабилизации, не адаптивных к внешнему воздействию
§ 5.4. Синтез систем стабилизации, адаптивных к внешнему воздействию
§ 5.5. Астатизм оптимальных систем
§ 5.6. Задача управления при малом маневрировании
§ 5.7. Роль аналитического конструирования в задачах проектирования АСУД МПО
Глава 6. ОСНОВЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРИ СЛУЧАЙНЫХ ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
§ 6.1. Постановка задачи
§ 6.2. Алгоритм синтеза оптимального регулятора
§ 6.3. Выбор весового коэффициента в критерии качества
§ 6.4. Эффективность оптимального управления
§ 6.5. Задача оптимального слежения и ее сведение к задаче стабилизации
§ 6.6. Характер переходных процессов в замкнутых системах
§ 6.7. Возможность потери устойчивости при сколь угодно малом отклонении действительных параметров системы от расчетных
§ 6.8. Синтез реализуемых регуляторов за счет выбора аналитической аппроксимации спектральной плотности мощности
§ 6.9. Синтез оптимального управления активными рулями успокоителями бортовой качки судна
§ 6.10. Обеспечение полета на малой высоте над морем
Глава 7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МПО
§ 7.1. Предварительные замечания
§ 7.2. Синтез кусочно-линейных систем управления МПО
§ 7.3. Синтез квазиоптимальных систем на основе разделения движений
Глава 8. ПРОГНОЗИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ МПО
§ 8.1. Прогнозирование фазовых координат объекта управления
§ 8.2. Оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы управления
с использованием прогнозирования
§ 8.3. Прогнозирование при наличии внешних воздействий
§ 8.4. Реализация прогнозирующих устройств
Заключение
Указатель литературы
Предметный указатель