Система управления ориентацией необитаемого подводного аппарата повышенной манёвренности

В работе проведена разработка алгоритмов функционирования и методов построения СУ ориентацией НПА, обеспечивающих требуемое качество управления во всем диапазоне углов ориентации. Под НПА повышенной манёвренности понимается подводный аппарат, управляемый во всем диапазоне углов ориентации. В работе проведен обзор и анализ подводно-технических работ, для которых необходима повышенная манёвренность НПА, на основе которого определены режимы работы и требования к системе управления. Проведено исследование особенностей работы системы управления при больших наклонах НПА по углам дифферента и крена. Выявлено, что ухудшение качества работы традиционных систем связано с наличием перекрестных связей между каналами. Кроме того, доказано, что системам управления, основанным на кватернионах, направляющих косинусах, классических и модифицированных параметрах Родригеса свойственна проблема наличия динамических ошибок, когда НПА наклонен по углам дифферента или крена, и данная проблема не может быть решена за счет устранения перекрестных связей между каналами. Разработаны алгоритмы декомпозиции, которые повысили точность работы традиционных систем управления в 10 раз. Предложена новая методика синтеза регуляторов, основанная на H∞-подходе, которая позволила повысить точность работы декомпозированной системы в 20 раз, а системы, использующей линеаризацию обратной связью - в 13 раз, при этом обеспечила заданные запасы устойчивости, быстродействие и работоспособность с учетом ограничений энергетики движительного комплекса. Предложена новая структура и алгоритмы функционирования системы управления, основанной на углах Эйлера, обеспечивающие её работоспособность во всем диапазоне углов ориентации НПА. Результаты, представленные в работе проверены как в ходе численных экспериментов, так и при проведении натурных экспериментальных исследований на НПА «Износ», разработанном в МГТУ им. Н.Э. Баумана.