Введение
1. Математические модели судов как динамических объектов управления 39
1.1. Классификация математических моделей маневрирующих судов 40
1.1.1 Области применения математических моделей маневрирующих судов 40
1.1.2 Моделирование динамических параметров 49
1.1.3 Учет воздействия случайных факторов 53
1.1.4 Алгоритмическая структура модели 55
1.1.5 Размерность моделей 58
1.2.Основные принципы оптимизации математических моделей 59
1.2.1 Адекватность модели 59
1.2.2 Конструктивность системы 60
1.2.3 Дискретность модели 61
1.2.4 Эффективность вычислительного процесса 61
1.2.5 Локальная или глобальная управляемость 61
1.3.Общая характеристика методов разработки моделей динамики судов 62
1.3.1 Основные алгоритмы построения моделей судов 62
1.3.2 Требования к моделям судов в задачах синтеза управлений 66
1.3.3 Характеристика алгоритмов построения математических моделей судов для решения задач синтеза 68
1.4. Общие дифференциальные уравнения трехмерного движения судна 70
1.4.1 Структура общей системы дифференциальных уравнений 72
1.4.2 Уравнения движения судна 72
1.4.3 Гидростатические силы и силы веса 75
1.4.4 Гидродинамические силы, действующие на подводную часть корпуса судна 77
1.4.5 Аэродинамические силы, приложенные к надводной части судна 82
1.4.6 Силы, приложенные к винто-рулевому комплексу 83
1.4.7 Взаимодействие винто-рулевого комплекса с корпусом судна 88
1.4.8 Силы гидродинамического взаимодействия между судами 92
1.4.9 Силы гидродинамического контакта с бровками канала 93
1.4.10 Кинематические соотношения 94
1.5.Моделирование управления судном 96
1.5.1. Основные дифференциальные уравнения, характеризующие работу органов управления судном 96
1.5.2.Ручное управление 100
1.5.3. Автоматическое управление 104
1.6.Моделирование воздействия гидрометеорологических факторов 108
1.6.1. Алгоритм учета нерегулярного волнения ПО
1.6.2.Воздействие на судно уклона водной поверхности и течения 118
1.6.3.Влияние ветра на судно 124
1.7.Методы подготовки баз данных для математической модели движения судна 127
1.7.1 Использование результатов измерения сил на модели конкретного судна в гидродинамических лабораториях 127
1.7.2 Применение систематизированных результатов измерения сил в гидродинамических лабораториях 128
1.7.3 Подбор констант для кинематических моделей 129
1.7.4 Идентификация гидродинамических сил по результатам натурных испытаний 129
Выводы 134
2. Математические формулировки и методы синтеза программных траекторий движения судов при существенных ограничениях 136
2.1.Принцип разделения проблем синтеза программных и стабилизирующих управлений судами 137
2.1.1.Общая характеристика принципа разделения 139
2.2.Синтез программных движений судов в предпортовых акваториях 145
2.2.1. Постановка задач синтеза программных траекторий 146
2.2.2. Математические формулировки задач синтеза программных траекторий 150
2.2.3.О методах решения задач синтеза траекторий 153
2.3.Математическая формулировка проблемы синтеза программных движений судов в портовых акваториях 154
2.3.1.Постановка проблемы синтеза 155
2.3.2.Математические формулировки проблемы синтеза 160
2.3.3.Методы решения задач синтеза 164
2.4. Синтез программных траекторий обобщенным траекторно-аппроксимационным методом 167
2.5. Синтез программных траекторий проекционным методом 170
2.6. Синтез программных траекторий методом динамического программирования 173
2.6.1. Математическая формулировка задачи для сеточной модели траектории 174
2.6.2. Вычислительный алгоритм динамического программирования 179
2.6.3. Анализ дополнительных вариантов формулировки задачи 180
Выводы 182
3. Синтез управлений для стабилизиции судов на программных траекториях 183
3.1. Анализ задач и методов синтеза стабилизирующих управлений 183
3.1.1. Общая характеристика методов 184
3.2. Математические модели судов для синтеза стабилизирующих управлений 188
3.2.2. Качественная характеристика методов стабилизации 206
3.3. Синтез интервально-оптимальных систем стабилизации судов 210
3.3.1. Математическая формулировка задачи интервально-оптимальной стабилизации судов 214
3.4. Методы вычисления интервально-оптимальных стабилизирующих управлений судами 227
3.5. Анализ устойчивости систем стабилизации судов на программных траекториях 234
Выводы 239
4. Вопросы реализации систем программного управления движением судов 240
4.1. Общая характеристика проблем реализации 240
4.2. Математические модели судов для задач идентификации параметров 242
4.3. Линейные статистические оценки параметров моделей судов 246
4.4. Линейные статистические оценки координат состояния судов 255
Выводы 258
Заключение 259
Список использованных источников 261
