Метод гарантирующей оптимизации динамики судна, движущегося в условиях волнения

Интенсивное развитие мировой экономики и соответствующей транспортной инфраструктуры постоянно порождаeт массу проблем, которые, в первую очередь, связаны с безопасностью движения транспортных средств. В частности, особую значимость имеют вопросы безопасности движения судов в условиях постоянно растущего морского трафика. Главное внимание уделяется развитию методов и разработке расчетных алгоритмов синтеза многоцелевого управления в морских автопилотах, основное назначение которых состоит в парировании воздействий морского волнения для сохранения движения по заданному курсу. В настоящее время используются различные подходы к проектированию автопилотов, опубликовано большое число научных работ, однако исчерпывающим образом проблема синтеза законов управления для этих систем полностью не решена. Прежде всего это связано с их многоцелевым предназначением, определяющим необходимость работы в разных режимах движения с противоречивыми требованиями к качеству динамических процессов. В данной статье предлагается использовать обратные связи с многоцелевой структурой при синтезе законов управления для автопилотов и вводится в рассмотрение формирующий фильтр для возмущения, номинально представляемого гауссовским стационарным «белым шумом». В итоге дается расчетный алгоритм, базирующийся на идеологии $H_\infty$-оптимизации, позволяющей обеспечить гарантированное качество фильтрации для работы автопилота при движении в условиях морского волнения. Использование таких алгоритмов проиллюстрировано на примере, результат которого по построению оптимального регулятора является гарантирующим, т. е. при любом изменении частоты фактического волнения и при той же интенсивности работы рулей амплитуда отклонений от заданного курса будет не больше указанной величины. Практическая ценность работы состоит в том, что полученные методы исходно ориентированы на решение содержательных задач с учетом возможностей непосредственного применения синтезируемых законов управления на борту судна в ходе плавания. Особую роль играют малые вычислительные затраты при реализации предлагаемых методов, что позволяет повысить эффективность решения практических задач в рамках концепции многоцелевого синтеза законов управления движением. Предложенный подход можно расширить, применяя его для управления беспилотными и другими морскими подвижными объектами. Библиогр. 11 назв. Ил. 1.