Sterowanie modelem fizycznym zbiornikowca wzdłuż zadanej trasy przejścia

• Autorzy: Tomera M.

Warianty tytułu

EN

Track-keeping of a physical model of the tanker along a specified route

• Konferencja: XXVI cykl seminarów zorganizowanych przez PTETiS Oddział w Gdańsku ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2016 (XXVI; 2016; Gdańsk)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przebadane zostały dwa regulatory zastosowane do sterowania ruchem statku wzdłuż zadanej trasy przejścia. Obiektem sterowania jest model fizyczny statku o nazwie Blue Lady wykorzystywany do szkolenia kapitanów w Ośrodku Manewrowania Statkami na jeziorze Silm w Iławie/Kamionce. Trasa ruchu statku określana jest zazwyczaj przy użyciu tzw. punktów drogi. Poprzez łączenie odcinkami kolejnych punktów drogi tworzona jest trajektoria zadana ruchu statku. Wokół każdego punktu drogi definiowany jest okrąg akceptacji, który statek musi osiągnąć. Kiedy statek wpływa w obszar objęty okręgiem akceptacji to wówczas trajektoria zadana przełączana jest na odcinek łączący dwa kolejne punkty drogi. Z każdym odcinkiem drogi jest powiązania prędkość poruszania się statku. Zadanie sterowania polega na jak najdokładniejszym prowadzeniu statku wzdłuż zadanej trajektorii. W tym celu przebadane zostały dwa regulatory. Pierwszy z nich jest regulatorem stanu (LQG), wykorzystującym dyskretny filtr Kalmana do wyznaczania niemierzonych zmiennych stanu statku, drugi natomiast opiera się na klasycznym regulatorze typu PID.

EN

The study tested two controllers, which were used to control the movement of a ship along a specified route. The control plant is a physical model of a ship called the Blue Lady used for training captains in the Ship Handling Research and Training Center on the lake Silm in Iława/Kamionka, in Poland. The route of the vessel is usually determined using so-called waypoints. The reference trajectory of ship movement is created by combining sections of the successive waypoints. A circle of acceptance, that the ship must achieve is defined around each waypoint. When the ship enters the area of a circle of acceptance then the reference trajectory is switched on the segment connecting two consecutive waypoints. A specified speed of the ship is linked with each section of the road. The task of controlling consists on the most accurate sailing along the ship's trajectory. The first one is a state controller (LQG), which uses discrete-time Kalman filter to determine the unmeasured variables of the ship’s state and the other is based on a classical PID controller.

Słowa kluczowe

PL

utrzymywanie trasy przejścia; LQG; PID; sterowanie statkiem

EN

track-keeping; LQG control; PID control; ship control

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 51
• Strony: 201--208
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Tomera M.

• Akademia Morska w Gdyni, Wydział Elektryczny tel: [phone]

Bibliografia

• 1. Amerongen J. V., Nauta Lemke H.R.V., Recent development in automatic steering of ships, Journal of Navigation, Vol. 39, No. 3, pp. 349-362, 1986.
• 2. Bertin D., Track-keeping controller for a precision manoeuvring autopilot, Proceedings of the IFAC Conference Control Application in Marine Systems (CAMS’98), Fukuoka, Japan, October 27 – 30, pp. 155-160, 1998.
• 3. Breivik M., Hovstein V. E., Fossen T. I., Stright-line target tracking for unmanned surface vehicles, Modeling, Identification and Control, Vol. 29, No. 4, pp. 131-149, 2008.
• 4. Chocianowicz W., Pejaś J., Adaptive control system for steering the ship along the desired trajectory – based on the optimal control and filtering theory, Proceedings of Control Applications in Marine Systems (CAMS-92), Genova, Italy, April 8-10, pp. 319-335, 1992.
• 5. Davidson K. S. M., Schiff L. I., Turning and course keeping qualities, Transactions of Society of Naval Architects Marine Engineers, Vol. 54, pp. 152-190, 1946.
• 6. Fossen T.I., Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, John Wiley & Sons, Ltd, 2011.
• 7. Gierusz W., Simulation model of the shiphandling training boat Blue Lady, Proceedings of the 5th IFAC Conference on Control Application in Marine Systems (CAMS-2001), 18-20 July, Glasgow, Scotland, 2001.
• 8. Gierusz W., Nguyen Cong V., Rak A., Maneuvering control and trajectory tracking of very large crude carrier, Ocean Engineering, vol. 34, No 7, pp. 932-945, 2007.
• 9. Holzhuter T., A high precision track controller for ships, Proceedings of the 11th IFAC World Congress, pp. 118-123, Tallin, Estonian USSR, 1990.
• 10. Kallstrom C.G., Identification and adaptive control applied to ship stering, PhD thesis, Lund Institute of Technology, 1982.
• 11. Marine cybernetics laboratory (MC-lab), Trondheim, Norway, (https://www.ntnu.edu/imt/lab/cybernetics).
• 12. Maritime Simulation & Training Centre, Kongsberg, Norway, (https://www.km.kongsberg.com/)
• 13. Messer A.C., Grimble M.J., Introduction to robust ship track-keeping control design, Transactions of Instrumental Measurement and Control, Vol. 15, No 3, pp. 104-110, 1993.
• 14. Morawski L., Pomirski J., Ship track-keeping: experiments with a physical tanker model, Control Engineering Practice, Vol. 6, pp. 763-769, 1998.
• 15. Nomoto, K., Taguchi, T., Honda, K., Hirano, S., On the steering Qualities of Ships. Technical Report, International Shipbuilding Progress, Vol. 4, No. 35, pp. 354-370, 1957.
• 16. Ship Handling Research and Training Centre Iława, Poland, (http://www.ilawashiphandling.com.pl/)
• 17. Tomera M., Discrete Kalman filter design for multivariable ship motion control: experimental results with training ship, Joint Proceedings, Akademia Morska Gdynia & Hochschule Bremerhaven, pp. 26-34, 2010.
• 18. Velagic J., Vukic Z., Omerdic E., Adaptive fuzzy ship autopilot for track-keeping, Control Engineering Practice, Vol. 11, No. 4, pp. 433-443, 2003.
• 19. Vukic Z., Omerdic E., Kuljaca L., Improved fuzzy autopilot for track-keeping, Proceedings of IFAC Conference on Control Application in Marine Systems (CAMS’98), Fukuoka, Japan, October, 27-30, pp. 135-140, 1998.
• 20. Zhang Y., Hearn G. E., Sen P., A neural network approach to ship track-keeping control, IEEE Journal of Ocean Engineering, Vol. 21, No. 4, pp. 513-527, 1996.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.