Prototyp kaskadowego autopilota okrętowego zaimplementowany w środowisku CPDev

• Autorzy: Świder Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.14313/PAR_247/61

Warianty tytułu

EN

A Prototype of a Cascade Ship Autopilot Implemented in the CPDev Environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Autopiloty okrętowe można podzielić na konwencjonalne, zdolne jedynie do utrzymywania zadanego kursu, oraz zaawansowane, które dodatkowo mogą utrzymywać statek na „ścieżce” łączącej zadane punkty nawigacyjne na trasie. W artykule przedstawiono strukturę prototypowego autopilota statku zaimplementowanego w środowisku CPDev oraz wzory pozwalające wyznaczyć nastawy regulatora kursu (PIDH) oraz ścieżki (PIDT) w regulacji kaskadowej. Dla każdego z nich przyjęto pojedyncze parametry projektowe określające dynamikę zamkniętej pętli regulacji. Reguły te zastosowano w oprogramowaniu prototypu autopilota, stworzonego we współpracy z holenderską firmą projektującą systemy sterowania i wizualizacji dla statków.

EN

Ship autopilots can be divided into conventional, only capable of maintaining a given heading, and advanced, which can additionally follow a „track” connecting the given navigation points along the ship’s route. The article presents the structure of the prototype autopilot of the ship implemented in the CPDev environment and the formulas allowing to determine the settings of the course controller (PID) and track controller (PI) in the cascade control. For each of them, individual design parameters were adopted to define the dynamics of the closed control loop. These rules were applied in the software of the autopilot prototype, created in cooperation with a Dutch company designing control and visualization systems for ships.

Słowa kluczowe

PL

układ kaskadowy; regulator PID; autopilot statku; nastawy; środowisko inżynierskie

EN

cascade system; PID controller; ship autopilot; settings; engineering environment

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 27, nr 1
• Strony: 61--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Świder Zbigniew

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

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

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, Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1981.
• 4. Morawski L., Pomirski J., Rak A., A cascade control system for trajectory tracking, 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-Efficient Adaptive Course Control System for Ocean Surface Ships, 11th International Workshop on Ship and Marine Hydrodynamics, Hamburg, 2019, DOI: 10.15480/882.3349.
• 6. 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, DOI: 10.1201/9781315099132-15.
• 7. 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.
• 8. Świder Z., Implementation of the ship’s autopilot in the CPDev environment, [In:] Szewczyk R., Zieliński C., Kaliczyńska M. (eds): Automation 2022: New Solutions and Technologies for Automation, Robotics and Measurement techniques, Vol. 1427, 2022, 133-142, DOI: 10.1007/978-3-031-03502-9_14.
• 9. Trybus L., Świder Z., Stec A., Tuning Rules of Conventional and Advanced Ship Autopilot Controllers, [In:] Automation 2015, 303-311, DOI: 10.1007/978-3-319-15796-2_31.
• 10. Jamro M., Rzońca D., Sadolewski J., Stec A., Świder Z., Trybus B., Trybus L., CPDev Engineering Environment for Modeling, Implementation, Testing, and Visualization of Control Software. [In:] Szewczyk R., Zieliński C., Kaliczyńska M. (eds): Recent Advances in Automation, Robotics and Measuring Techniques. Vol. 267, 2014, 81-90, DOI: 10.1007/978-3-319-05353-0_9.
• 11. Rzońca D., Sadolewski J., Stec A., Świder Z., Trybus B., Trybus L., Mini-DCS system programming in IEC 61131-3 Structured Text, “Journal of Automation, Mobile Robotics and Intelligent Systems”, Vol. 2, No. 3, 2008, 48-54.
• Inne źródła
• 12. ALPHASEAPILOT MFC Autopilot Operating Manual, Alphatron, https://www.alphatronmarine.com
• 13. FAP-2000 Autopilot Operator Manual, Furuno, https://www.furuno.com
• 14. Simrad AP70/80 Operator Manual, Simrad, https://rowlandsmarine.co.uk
• 15. Praxis Automation Technology B.V., http://www.praxis-automation.nl

Uwagi

1. Autor dziękuje współtwórcom oprogramowania autopilota oraz całego środowiska CPDev, a w szczególności Leszkowi Trybusowi, Bartoszowi Trybusowi, Janowi Sadolewskiemu, Dariuszowi Rzońca, Andrzejowi Stecowi oraz Marcinowi Jamro. 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).