Podstawy Automatyzacji Okrętu

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Podstawy Automatyzacji Okrętu"

Marek Marciniak
5 lat temu
Przeglądów:

1 Politechnika Gdańska Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa St. inż. I stopnia, sem. IV, specjalności okrętowe Podstawy Automatyzacji Okrętu 1 WPROWADZENIE M. H. Ghaemi Luty 2018 Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 1

2 Oceanotechnika, specjalności okrętowe: BOJ/MSU Semestr /18 Literatura: 1. Domachowski Z., Ghaemi M. H., Okrętowe układy automatyki, Wydaw. PG, Fossen T. I., Marine Control Systems, Marine Cybernetics AS, Balicki, Jerzy ; Małecki, Józef ; Żak, Bogdan, Automatyka okrętowa, Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte, Gdynia, Fossen T. I., Guidance and Control of Ocean Vehicles. John Wiley and Sons, Lisowski J.,Statek jako obiekt sterowania automatycznego. Wydawnictwo Morskie, Sołdek J., Automatyzacja statków. Wydawnictwo Morskie, Gdańsk Zasady zaliczenia: Pisemne sprawdzian (kolokwium): 100 pkt. Obecność oraz aktywność: 5 pkt. Suma: 105 pkt. Ocena = 'suma pkt.'/20, przy minimum: 56 pkt. Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 2

3 Terminy: Sesja Termin Podst., termin zerowy Czwartek, r., sala 410, godz. 12:15 Podstawowa Czwartek, r., sala 410, godz Poprawkowa Wtorek, r., sala 410, godz Konsultacje: wtorek: 12:15-13:00, czwartek: 14:15-15:00 pok. 222A, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa PG ghaemi@pg.edu.pl Tel.: Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 3

4 Karta przedmiotu: l Katalog ECTS PG: Strona domowa: Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 4

5 1. Wprowadzenie 2. Model matematyczny ruchu statku 3. Zakłócenia w ruchu statku 4. Stateczność ruchu statku 5. Sterowanie kursu statku 6. Sterowanie kursu statku w czasie manewrów 7. Sterowanie trajektorii statku 8. Układ stabilizacji kołysań bocznych statku 9. Sterowanie prędkości liniowej statku 10. Wprowadzenie do automatyzacji siłowni statku 11. Identyfikacja statku jako obiektu sterowania 12. Zastosowanie sieci neuronowych i teorii zbiorów rozmytych w układzie sterowania statku Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 9

6 1. Wprowadzenie Okrętowe układy automatyki Modelowanie ruchu i zakłócenia ruchu statku Stateczność ruchu statku Pływalność statku Sterowanie kursu statku Sterowanie zmiany kursu statku (sterowanie w czasie manewrów) Sterowanie trajektorii Stabilizacja kołysań bocznych statku Sterowanie prędkości liniowej statku Sterowanie głębokości pływania i pozycji pojazdów podwodnych Systemy pozycjonowania dynamicznego Sterowanie procesu cumowania statku Regulacja poziomu drgań i hałasu (w szczególności dla jednostek szybkich) Systemy zarządzania energią i mocą Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 10

7 1. Wprowadzenie Okrętowe układy automatyki Modelowanie ruchu i zakłócenia ruchu statku Stateczność ruchu statku Pływalność statku Sterowanie kursu statku Sterowanie zmiany kursu statku (sterowanie w czasie manewrów) Sterowanie trajektorii Stabilizacja kołysań bocznych statku Sterowanie prędkości liniowej statku Sterowanie głębokości pływania i pozycji pojazdów podwodnych Systemy pozycjonowania dynamicznego Sterowanie procesu cumowania statku Regulacja poziomu drgań i hałasu (w szczególności dla jednostek szybkich) Systemy zarządzania energią i mocą Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 11

8 Powiązane elementy Sterowanie Nawigacja Monitorowanie Rejestracja, filtracja, zapisywanie, analiza oraz zarządzanie danych Komunikacja Alarmy Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 12

9 Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 13

10 RAdio Detection And Ranging Automatic Radar Plotting Aid Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 14

11 Schemat strukturalny zintegrowanego układu nawigacyjnego statku Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 15

12 Modelowanie ruchu statku Parametry projektowe statku Zakłócenia Synteza układu sterowania Wymagania i zalecenia Ograniczenia Analiza układu sterowania Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 16

13 Przykłady uzasadniające zastosowania okrętowych układów sterowania Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 17

14 Nawigacja Sterowanie 1.1 Zadania i warunki sterowania ruchu statku Zadania: 1. Optymalizacja trajektorii, ze względu na: - czas ruchu, - całkowite zużycie (koszt) paliwa. 2. Stabilizacja bocznych kołysań statku Wymaga to odpowiedniego sterowania: - kursu, - napędu, - przechyłów (kołysań) bocznych optymalizacja trajektorii stabilizacja kołysań bocznych przy zachowaniu kryterium nadrzędnego w postaci bezpieczeństwa załogi, pasażerów i ładunku. Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 22

15 Zakłócenia: np. wiatr, fale i prądy Ograniczenia: 1. Nawigacyjne (cieśniny, kanały, redy portów, tory wodne o ograniczonej głębokości, itp.) 2. Kolizyjne (sytuacja mijania się z mniejszą lub większą liczbę obiektów stałych lub ruchomych) 3. Ekologiczne (stężenie zawartości w spalinach tlenków siarki, azotu, węgla, piły, itp.) 4. Konstrukcyjne (maksymalne osiągalne wychylenie steru i maksymalna szybkości ruchu steru, maksymalna moc napędu statku, itp.) Bezpieczeństwo (naprężenia w kadłubie statku i w układzie napędowym, przechyły boczne i poziomowe, itp.) Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 23

16 Zadanie optymalizacyjne ruchu statku: min n, J ( z, u) min n, J J ( z, u) min n, min n J n ( z, u) min J ( z, u) 1. Minimalizację kosztu związanego z czasem ruchu statku (kryterium jakości sterowania kursu statku), 2. Minimalizację całkowitego kosztu paliwa (kryterium jakości sterowania napędu statku). Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 28

17 1.2 Struktura układu sterowania ruchu statku d OPTYMALIZACJA STEROWANIA min min J n min J min J ( z, u) min ( z, u) nz n z J Rn R STEROWANIE BEZPOŚREDNIE M S n h S z Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 29

18 1.3 Przyczyny i skutki nieoptymalnego sterowania ruchu statku Nieliniowość Adaptacja Skutki: 1. Wydłużenie drogi statku z powodu tzw. myszkowania, 2. Dodatkowy opór kadłuba wywołany jego położeniem niestycznym do trajektorii ruchu statku, 3. Dodatkowy opór wywołany wychyleniem steru. Żądana trajektoria Procedura optymalizacji sterowania ruchu statku: 1. Określenie charakterystyk statycznych i dynamicznych statku (tworzenie modelu matematycznego obiektu sterowania), 2. Informacje dot. zakłóceń 3. Znajomość ograniczeń 4. Dobór struktury i nastawień regulatora kursu oraz regulatora napędu 5. Określenie algorytmów sterowania i dobór urządzeń wykonawczych Wpływ kierunku opływu na wartość współczynnika oporu: Cd = 2.5 Cd = 1.8 Przepływ Przepływ Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 30

19 Podstawy automatyzacji okrętu 1. Wprowadzenie 33

Podobne dokumenty

Politechnika Gdańska Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa St. inż. I stopnia, sem. IV, Transport. Luty 2015. Automatyzacja statku 1.

Politechnika Gdańska Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa St. inż. I stopnia, sem. IV, Transport Automatyzacja statku 1 WPROWADZENIE M. H. Ghaemi Luty 2015 Automatyzacja statku 1. Wprowadzenie 1 Kierunek: