Jednolite projektowanie regulatorów kursu i ścieżki dla autopilota statku

• Autorzy: Stec Andrzej , Świder Zbigniew , Trybus Leszek

Identyfikatory

DOI

10.14313/PAR_247/45

Warianty tytułu

EN

Uniform Design of Heading and Track Controllers for Ship Autopilot

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono jednolity sposób doboru nastaw PID dla regulatora kursu i regulatora śledzenia ścieżki, które występują w kaskadowym układzie autopilota statku. Jednolitość projektowania jest możliwa dzięki temu, że w odniesieniu do każdego regulatora sterowany przez niego obiekt wygląda jak integrator ze stałą czasową. W przypadku regulatora kursu jest to znany model Nomoto. Dzięki eliminacji przez regulator stałej czasowej obiektu, układ zamknięty staje się układem 2-go rzędu. Założono, że układ ten ma mieć podwójną stałą czasową różniącą się w zadanym stosunku od stałej czasowej obiektu. Pokazano, że tak zaprojektowany regulator kursu lepiej tłumi zakłócenia środowiskowe niż regulator z wzorcowymi nastawami.

EN

Uniform approach to selection of PID settings for heading and path tracking controllers that create a cascade control system for ship autopilot is presented. Uniformity of the design follows from observation that for each of the controllers the controlled plant looks like an integrator with time constant. In case of the heading controller, the plant is represented by the known Nomoto model. Due to elimination of the plant time constant by the controller, each of the closed loop systems becomes of 2nd order. One assumes that such system should have a double time constant, different in a prescribed ratio from time constant of the controlled plant. It is shown that the heading controller designed in this way suppresses disturbances better than the controller with standard settings.

Słowa kluczowe

PL

regulator PID; autopilot statku; nastawy; układ kaskadowy

EN

PID controller; ship autopilot; tunings; cascade system

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 27, nr 1
• Strony: 45--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Stec Andrzej

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Informatyki i Automatyki, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0002-5615-3626

autor

Świder Zbigniew

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Informatyki i Automatyki, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0003-3504-5340

autor

Trybus Leszek

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Informatyki i Automatyki, al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów

• https://orcid.org/0000-0002-1415-3679

Bibliografia

• 1. Fossen T.I., Guidance and Control of Ocean Vehicles (4th ed.), Wiley, Chichester, 1999.
• 2. Fossen T.I., Marine Control Systems, Marine Cybernetics, Trondheim, 2002.
• 3. Lisowski J., Statek jako obiekt sterowania automatycznego, Wyd. Morskie, Gdańsk, 1981.
• 4. Morawski L., Pomirski J., Rak A., A cascade control system for trajectory tracking, [In:] 4th International Congress on Maritime Technological Innovations and Research, 2004, 265-276.
• 5. Chen C.Y., Ruiz M.T., Delefortrie G., Vantorre M., Lataire E., An Energy-Effcient Adaptive Course Control System for Ocean Surface Ships, 11th International Workshop on Ship and Marine Hydrodynamics, Hamburg, 2019, DOI: 10.15480/882.3349.
• 6. van Amerongen J., van Nauta Lemke H.R., van der Veen J.C.T., An autopilot for ships designed with fuzzy sets, “IFAC Proceedings Volumes”, Vol. 10, No. 16, 1977, 479-487, DOI: 10.1016/S1474-6670(17)69559-4.
• 7. Tomera M., Fuzzy Self-tuning PID Controller for a Ship Autopilot, Proceedings of the 12th International Conference on Marine Navigation and Safety of see transportation, TransNav, Gdynia, 2017.
• 8. Moreira L., Fossen T.T., Guedes Soares C., Modeling, Guidance and Control of “Esso Osaca” Model, Internal Report, No. 2005-2-W, Trondheim, 2005.
• 9. Temiz I., An Investigation on the Ship Rudder with Different Control Systems, “Elektronika ir Elektrotechnika”, Vol. 105, No. 9, 2010, 28-32.
• 10. Trybus L., Świder Z., Stec A., Tuning Rules of Conientional and Adianced Ship Autopilot Controllers, Automation 2015, 303-311.
• 11. Bożek A., Trybus L., Krok dyskretyzacji i nastawy PID w dyskretnym serwomechanizmie napięciowym, „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 26, Nr 1, 2022, 5-10, DOI: 10.14313/PAR_243/5.
• 12. Fossen T.I., Breivik M., Skjetne R., Line-of-sight path following of underactuated marine craft. “IFAC Proceedings Volumes”, Vol. 36, No. 21, 2003, 211-216, DOI: 10.1016/S1474-6670(17)37809-6.
• 13. Caharija W., Pettersen K.Y., Bibuli M., Calado P., Zereik E., Braga J., Gravdahl J.T., Sørensen A.J., Milovanović M., Bruzzone G., Integral Line-of-Sight guidance and control of underactuated marine iehicles: Theory, simulations, and experiments. “IEEE Transactions on Control Systems Technology”, Vol. 24, No. 5, 2016, 1623-1642, DOI: 10.1109/TCST.2015.2504838.
• 14. Kula K., Tomera M., Control system of training ship keeping the desired path consisting of straight-lines and circular arcs, “TransNav: International Journal on Marine Navigation and Safety of See Transportation”, Vol. 11, No. 4, 2017, 711-719, DOI: 10.12716/1001.11.04.19.
• Inne źródła
• 15. ALPHASEAPILOT MFC Autopilot Operating Manual, Alphatron, https://www.alphatronmarine.com
• 16. FAP-2000 Autopilot Operator Manual, Furuno, https://www.furuno.com
• 17. Simrad AP70/80 Operator Manual, Simrad, https://rowlandsmarine.co.uk
• 18. Praxis Automation Technology B.V., http://www.praxis-automation.nl.

Uwagi

1. Projekt finansowany w ramach programu Ministra Edukacji i Nauki pod nazwą „Regionalna Inicjatywa Doskonałości” w latach 2019-2023, nr projektu 027/RID/2018/19, kwota finansowania 11 999 900 zł.

2. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).