Актуальность

Актуальность комплекса моделирования связана с потребностью в предоставлении инструментария для тестирования и отладки систем управления, отработки алгоритмов управления и планирования, а также обучения операторов. Комплекс предусматривает задействование на ранних этапах разработки систем управления и планирования движения морских объектов, что позволяет сократить издержки на тестирование, отладку и внесение конструктивных изменений в ходе разработки. Модульная интеграция и гибкая настройка параметров выгодно отличают комплекс моделирования от существующих аналогов

Использование программных средств моделирования в итерационном процессе конструирования системы управления МПО имеет целью:

исследование особенностей математической модели МПО;
верификацию системы управления МПО – проверку соответствия ее характеристик заданным, оценку показателей качества системы;
уточнение использованных математических моделей и алгоритмов управления;
графическое представление полученных результатов.

Конечной целью использования программного комплекса моделирования движений МПО является принятие решения о целесообразности и адекватности применяемых алгоритмов и структур, в состав которых входят структура системы управления, структура регулятора, позиционирования в заданном районе и движения по заданной траектории, алгоритмы планирования движения, обхода препятствий, алгоритмы автоматизированного (дистанционно управляемого) движения, алгоритмы аварийной посадки, алгоритмы оценивания внешних и внутренних структурных и параметрических возмущений. Это решение должно основываться на анализе полученных результатов моделирования. Такими результатами являются среднеквадратическое отклонение от заданной траектории, эффективность управления МПО, которая определяется совокупностью заданных критериев, оценка энергетических параметров и т.д.

Предлагаемые решения

Программная реализация

Программно-аппаратная реализация. Полунатурное моделирование

Используемые методы

теория управления;
аналитическая механики;
теории матриц;
аналитический синтез нелинейных позиционно-траекторных систем
управления подвижными объектами;
построение редуцированных наблюдателей Луенбергера для нелинейных систем;
имитационное моделирования.

Общий вид трёхмерной сцены моделирования АНПА

модель АНПА;
модель сенсорной подсистемы АНПА;
ландшафт;
препятствие-мина;
препятствие-бочка;
текущий целевой объект;
начало координат сцены.

Система диагностики АНПА

Состав комплекса моделирования АНПА

При построении программного комплекса моделирования движений МПО исходными данными являются:

математическая модель ;
закон формирования управляющих воздействий;
алгоритмы планировщика перемещений;
алгоритмы оценивания параметров и возмущений;
данные о погрешностях датчиков положения, скорости, ускорения и т.д., модели шумов в каналах измерения и управления;
модель внешней среды.

Программный комплекс моделирования реализует следующие функции:

формирование тестовой миссии;
программную реализацию алгоритмов планирования траекторий МПО;
настройки базового алгоритма управления для работы в заданном режиме;
расчет управляющих воздействий на основе заданного закона управления;
передачу вычисленных управляющих воздействий в модель МПО и интегрирование математической модели;
введение возмущений, модели среды, погрешностей;
программную реализацию алгоритмов оценивания возмущений;
сохранение истории переменных состояния модели;
построение графиков переменных состояния МПО, выработанных управляющих воздействий и других переменных;
отображение трехмерной модели движения;
оценку результатов численного моделирования: вычислительной сложности алгоритмов, реализованных в системе управления, энергетических параметров, которые должен иметь проектируемый МПО и др.