Prezentare Powerpoint
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1
``Universitatea Dunărea de Jos`` GalaţiFaculté de Génie Électrique et Électronique
Specialisation: Actionnement Électriques, filière: francophone
DYNAMIC POSITION IN SURGE, SWAY AND YAW ANGLE
Étudiant: Cosmin – Eugen BĂNCEANU
Coordinateur scientifique: sl.drd Teodor DUMITRIU
- Juin 2009 -
2
Table des matières
1. Introduction1.1 Principes généraux de la Position Dynamique1.2 PD Constitution pour BS-7047 AHTS
2. Simulink modelé du PD System2.1 Constitution 2.2 Navire modelé en Simulink 2.3 Observer design
3. Résultats des essais4. Conclusion Générale
3
1.1 Principes généraux de la Position Dynamique
Définition:Un système qui contrôle automatiquement la
position du navire et la avancement exclusivement par des moyens actifs de la système du propulsion.
4
1.1 Principes généraux de la Position Dynamique
Types des SystèmeEn fonction de grades de libertés:
- 6-DOF PD- 3-DOF PD
En fonction du modèle opérationnelle:- Joystick- Auto heading - Autopilot- Follow target- Auto track
5
1.2 PD Constitution pour BS-7047 AHTS
Les principales composantes d’une système avec PD sont:
- Environment reference system- Position reference system- Heading reference- Power generation- Propulsion system
6
1.2 PD Constitution pour BS-7047 AHTS
7
2.2 Navire modelé en Simulink 2. Simulink modelé du PD System
Kinematics équation:
Dynamiques équation:
ou: D - matrice d`amortissement; M - matrice d`inertie
ν - vecteur de la vitesse
τ - la commande vectorielle du PID
η – vecteur du position de la navire
vR ⋅= )(ψητ+⋅−=⋅ vvDvM )(
8
2.3 Observer design
9
yKKA T ~][ˆˆ1211 ⋅+⋅= ξξ ω
yKvyR ~ˆ)(ˆ 23 ⋅+⋅=η
yKbTb ~ˆˆ3
1 ⋅+⋅−= −
yKyRbyRvDvM TT ~)(ˆ)(ˆˆ 433 ⋅⋅++⋅+⋅−=⋅ τ
ξη ωˆˆ~ ⋅+= Cy
2.3 Observer design
Observer équations:
Observer objectives:- position et vitesse estimation- Bias estimation- Vague filtrage
10
3. Résultats des essais3.1 Navire sans Observer, Régulateur et Vagues
-30 -20 -10 0 10 20 30-30
-20
-10
0
10
20
30
Axa X
Axa
Y
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
0 100 200 300 400 500 600 700-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5x 10
4
Tim p (s ec )Un
ghi d
e ro
tatie
(gra
de)
V iz ualiz area U nghiu lui de R ota tie al Nave i
11
3. Résultats des essais3.2 Navire sans Observer et Régulateur avec Vagues
-30 -20 -10 0 10 20 30-30
-20
-10
0
10
20
30
Axa X
Axa
Y
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
12
3. Résultats des essais3.3 Navire sans Référence et Régulateur
-2 -1 0 1 2-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Axa X
Axa
Y
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
0 100 200 300 400 500 600 700-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Timp (sec)
Ung
hi d
e ro
tatie
(gra
de)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
Unghiul de rotatie al NaveiUnghiul de rotatie estimat
13
0 100 200 300 400 500 600 700-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Timp (sec)
Vizualizare grafica a fortelor generate de sistemul de propulsie
3. Résultats des essais3.4 Navire sans Observer gains
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)
Axa
Y (
m)
Vizualizare Grafica a pozitionarii Navei
Pilot Input
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
Tim p (s ec )
Ungh
i de
rota
tie (g
rade
)
V iz ualiz area Unghiulu i de R ota tie al Nave i
Unghiul de inclinare al carmeiUnghiul de inclinare al naveiSemnalul de referinta
14
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
Tim p (s ec )
Ungh
i de
rota
tie (g
rade
)
V iz ualiz area Unghiu lui de Rotat ie al Navei
Unghiul de inclinare al carmeiUnghiul de inclinare al naveiSemnalul de referinta
0 100 200 300 400 500 600 700-5
0
5
10
15
20
25
30
35
Tim p (sec )
Ungh
i de
rota
tie (g
rade
)
V iz ualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
Unghiul de inclinare al Carmei
Unghiul de rotatie al Navei
Unghiul de rotatie estimat
Unghiul impus
-2 -1 0 1 2-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
Axa X (m)
Axa
Y (
m)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
3. Résultats des essais3.5 Optimal position dynamique en Yaw angle
15
3. Résultats des essais3.6 Optimal PD en Surge, Sway et Yaw angle
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)
Axa
Y (
m)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)
Axa
Y (
m)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
16
3. Résultats des essais3.6 Optimal PD en Surge, Sway et Yaw angle
0 100 200 300 400 500 600 700-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Timp (sec)
Vizualizare grafica a fortelor generate de sistemul de propulsie
0 100 200 300 400 500 600 700-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Timp (sec)
Vizualizare grafica a fortelor generate de sistemul de propulsie
Commande avec Observer Gains Commande sans Observer Gains
17
3. Résultats des essais3.6 Optimal PD en Surge, Sway et Yaw angle
0 100 200 300 400 500 600 700-5
0
5
10
15
20
25
30
35
Timp (sec)
Ung
hi d
e ro
tatie
(gra
de)
V izualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
Unghiul de inclinare al Carmei
Unghiul de rotatie al Navei
Unghiul de rotatie estimat
Unghiul impus
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
Timp (sec)
Unghi de rota
tie (gra
de)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
Unghiul de inclinare al Carmei
Unghiul de rotatie al NaveiUnghiul de rotatie estimat
Unghiul impus
PD en Yaw AnglePD en Surge, Sway et Yaw Angle
18
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
Timp (sec)U
nghi
de
rota
tie (
grad
e)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
Timp (sec)
Ung
hi d
e ro
tatie
(gr
ade)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
-5
0
5
10
15
Tim p (s ec )
Coor
dona
ta X
(m)
V iz ua liz are G rafic a a Coordonate lor
0 100 200 300 400 500 600 700-5
0
5
10
15
Tim p (s ec )
Coor
dona
ta Y
(m)
Coordonatele Navei
Coordonatele Impuse
0
5
10
15
Timp (sec)
Coo
rdon
ata
X (
m)
Vizualizare Grafica a Coordonatelor
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
Timp (sec)C
oord
onat
a Y
(m
)
Coordonatele Impuse
Coordonatele Navei
3. Résultats des essais3.7 Position Dynamique quand Ki est variable
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)A
xa Y
(m
)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
optii KK .*5,0=
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)
Axa
Y (
m)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
optii KK .=
19
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Timp (sec)
Ung
hi d
e ro
tatie
(gr
ade)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
3. Résultats des essais3.7 Position Dynamique quand Kd est variable
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
Timp (sec)U
nghi
de
rota
tie (
grad
e)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)A
xa Y
(m
)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
25
30
35
Timp (sec)
Ung
hi d
e ro
tatie
(gr
ade)
Vizualizarea Unghiului de Rotatie al Navei
0 5 10 150
5
10
15
Axa X (m)
Axa
Y (
m)
Vizualizare Grafica a Pozitionarii Navei
Pilot Input
optdd KK .*5,0= optdd KK .=optdd KK .*1,0=
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4. Conclusions Générale
• L’augmentation du grades de liberté impose une diminution de la précision du réglage. Le système doit faire une compromise entre la position en surge et sway et la position en angle de rotation (yaw).
• L`optimisation du réglage a une niveau du précision très élevée a comme effet une augmentation non désirée de la commande du régulateur.
• La variation du composante intégral du régulateur impose une erreur stationnaire pour l`angle de rotation et une instabilité de la navire dans la voisinage du point établit.
4. La variation du composante dérivative du régulateur a comme résultat une diminution du temps de réponse qui impose la apparition d’une dépassement non désirée.
21
Je vous remercie pour votre attention!