Browsing by Author "Бень, А."

Now showing 1 - 2 of 2

AUTOMATIC OPTIMAL CONTROL OF A VESSEL WITH REDUNDANT STRUCTURE OF EXECUTIVE DEVICES
(2021) Zinchenko, S.; Tovstokoryi, O.; Ben, A.; Nosov, P.; Popovych, I. S.; Nahrybelnyi, Y.; Зінченко, С.; Товстокорий, О.; Бень, А.; Носов, П.; Попович, І. С.; Нагрибельний, Я.
The article considers the issues of automatic control of the vessel movement with a redundant control structure. Redundant structures are now widely used on all vessels with a dynamic positioning system to improve control efficiency (accuracy, maneuverability, reduce energy consumption and emissions), reliability and environmental safety. A brief review of the literature on the use of redundant structures to improve control efficiency is made. In open sources, the authors have not found solutions that improve the efficiency of the control by using redundant structures of actuators. Therefore, it was concluded that the development of such systems is relevant. Several schemes for splitting control into executive devices of a redundant structure, including an optimal splitting scheme, are considered. A comparative analysis of the considered splitting schemes with the optimal one is carried out. Comparative analysis showed that the use of optimal control of the redundant structure of actuators allows increasing the accuracy of dynamic positioning by (20–40)%, depending on the direction of the created control, as well as reducing fuel consumption by (30–100)%, which determines its advantages over known solutions. The mathematical and software support for an automatic optimal control system with redundant control has been developed. The operability and efficiency of the mathematical and software support were tested in a closed circuit with a control object in the MATLAB environment. The conducted experiments confirmed the operability and efficiency of the developed method, algorithms and software and allow to recommend them for practical use in the development of vessel control systems with redundant control structures. У статті розглядаються питання автоматичного керування рухом судна із надлишковою структурою виконавчих пристроїв. Надлишкові структури виконавчих пристроїв широко використовуються на суднах з динамічною системою позиціонування для підвищення надійності та ефективності керування (точності, маневреності, зменшення енергоспоживання та викидів). Зроблено короткий огляд літератури щодо використання надлишкових структур у системах керування. Виявлено, що традиційно надлишкові структури використовуються для підвищення надійності за рахунок резервування та ефективності у системах динамічного позиціонування у ручному режимі. Запропоновано використовувати оптимальне керування надлишковими структурами у автоматичному режимі. Розглянуто кілька схем розщеплення, включаючи оптимальну, сумарних керуючих сил і моменту по виконавчим пристроям надлишкової структури. Проведено порівняльний аналіз розглянутих схем розщеплення з оптимальною, який показав, що використання оптимального керування надлишковою структурою дозволяє підвищити точність динамічного позиціонування на (20-40)% та зменшити витрати палива на (30-100 )%, у залежності від напрямку створюваної керуючої сили, що визначає переваги оптимального керування перед відомими рішеннями. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення автоматичної системи оптимального керування із надлишковою структурою виконавчих пристроїв. Працездатність та ефективність методу, алгоритмічного і програмного забезпечення перевірені математичним моделюванням у замкнутому контурі з об'єктом керування у середовищі MATLAB.
The vessel movement optimisation with excessive control
(2020) Zinchenko, S.; Ben, A.; Nosov, P.; Popovych, I. S.; Mateichuk, V.; Grosheva, O.; Зинченко, С.; Бень, А.; Носов, П.; Попович, І. С.; Матейчук, В.; Грошева, О.; Зінченко, С.
The article discusses the issues of automatic control of the vessel’s movement using excessive control, which allows to organize the movement of the vessel without a drift angle, to reduce the hydrodynamic resistance and fuel consumption. Issues of reducing energy consumption and fuel economy on board, as well as related issues of reducing emissions and improving the environment are especially relevant at the present time. A brief review of literature devoted to improving the energy efficiency of ships was carried out. As a result of the analysis, it was found that the issues of improving energy efficiency are solved in various ways, for example, constructively, by reducing weight, hydrodynamic and aerodynamic drag of the hull, using a sail, creating more advanced power plants, however, the authors have not found methods and algorithms for reducing hydrodynamic drag and fuel consumption through the use of excessive control. It is concluded that the development of such systems is relevant. Mathematical, algorithmic, and software have been developed for an onboard controller simulator of a vessel’s motion control system with excessive control, the operability and efficiency of which has been verified by numerical simulation in a closed circuit with a mathematical model of the control object for various types of vessels, navigation areas and weather conditions. The experiments have confirmed the efficiency and effectiveness of the developed method, algorithmic and software, and allow us to recommend them for practical use in the development of mathematical support for vessel control systems with excessive control. У статті розглядаються питання автоматичного управління рухом судна з використанням надлишкового управління, що дозволяє організувати рух судна без кута дрейфу, зменшити гідродинамічний опір та витрату палива. Завдання скорочення енергоспоживання та економії палива на борту, а також пов’язані з ними питання скорочення викидів та збереження стану навколишнього середовища особливо актуальні в даний час. Проведений короткий огляд літературних джерел, пов’язаних з підвищенням енергоефективності суден. У результаті перевіреного аналізу встановлено, що питання підвищення енергоефективності вирішуються різними способами, наприклад, конструктивно, шляхом зниження ваги, гідродинамічного та аеродинамічного опору корпусу, за допомогою паруса, створення більш досконалих силових установок, однак, авторами не знайдено методи та алгоритми зменшення гідродинамічного опору та витрати палива за рахунок використання надлишкового управління. Зроблено висновок про актуальність розробок таких систем. Розроблено математичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для імітатора бортового контролера системи управління рухом судна з надлишковим управлінням, роботоздатністю та ефективністю, яке перевірено за допомогою численного моделювання в замкнутій схемі з математичною моделлю об’єкта управління для різних типів суден, районів плавання та погодних умов. Проведені експерименти підтвердили роботоздатність та ефективність розробленого методу, алгоритмічного і програмного забезпечення та дозволяють рекомендувати їх для практичного використання при розробці математичного забезпечення системи управління суднами з надлишковим управлінням. В статье рассмотрены вопросы автоматического управления движением судна с использованием избыточного управления, что позволяет организовать движение судна без угла дрейфа, снизить гидродинамическое сопротивление и расход топлива. Вопросы сокращения энергопотребления и экономии топлива на борту, а также связанные с ними вопросы сокращения выбросов и улучшения состояния окружающей среды особенно актуальны в настоящее время. Проведен краткий обзор литературных источников, посвященных повышению энергоэффективности судов. В результате проведенного анализа выявлено, что вопросы повышения энергоэффективности решаются различными способами, например, конструктивно, путем снижения веса, гидродинамического и аэродинамического сопротивления корпуса, с помощью паруса, создания более совершенных силовых установок. Однако авторами не найдены методы и алгоритмы уменьшения гидродинамического сопротивления и расхода топлива за счет использования избыточного управления. Сделан вывод об актуальности разработки таких систем. Разработано математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для имитатора бортового контроллера системы управления движением судна с избыточным управлением, работоспособность и эффективность которых проверена численным моделированием в замкнутой схеме с математической моделью объекта управления для различных типов судов, районов плавания и погодных условий. Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность и эффективность разработанного метода, алгоритмического и программного обеспечения и позволяют рекомендовать их для практического использования при разработке математического обеспечения систем управления судами с избыточным управлением.