Neural control of the underwater vehicle motion under conditions of uncertainty on the basis of the predictive controller

Blintsov, Serhii V. Нейрокерування рухом підводного апарата в умовах невизначеності на базі регулятора з передбаченням = Neural control of the underwater vehicle motion under conditions of uncertainty on the basis of the predictive controller / Serhii V. Blintsov ,Doan Fuk Tkhy // Вісн. НУК. – Миколаїв, 2014. – № 1. – Режим доступа: http://evn.nuos.edu.ua/article/view/39845/35979The automatic control system of the speed of the underwater vehicle motion on the basis of the predictive controller under conditions of uncertainty of the object parameters has been synthesized and studied. The algorithm of the controller operation is described, and its structure is shown. A series of experiments was conducted on the mathematical model of the motion dynamics of the underwater vehicle. The training data sample was obtained and the artificial neural network approximating the object model was trained. The study of the impact of the controller parameters on the control accuracy was conducted. The best parameters were selected. The developed system showed high accuracy and performance. At that, it is not required to conduct complex experiments on obtaining data from the object for its synthesis. The disadvantages of the control system are the high complexity in obtaining a predictive model on the basis of the artificial neural networks and the high demands for hardware performance to compute the control signal

Математичне моделювання динаміки автономного підводного апарата на плоскій циркуляції

Блінцов, С. В. Математичне моделювання динаміки автономного підводного апарата на плоскій циркуляції = Mathematical simulation of the dynamics of an autonomous underwatervehicle with flat circulation / С. В. Блінцов, Г. С. Грудініна, Л. Т. Алоба // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2017. – № 4 (471). – С. 53–60.Анотація. Представлено розробку математичної моделі функціонування рушійно-стернового комплексу АПА типу «гвинт–стерно» для дослідження його силових характеристик на плоскій циркуляції в горизонтальній площині. Моделювання руху АПА проводилось в системі Simulink середовища MATLAB. Під час досліджень встановлено, що сила упору гребного гвинта має нелінійну залежність від кута потоку води, що набігає, який змінюється залежно від кута перекладки стерна. З’ясовано також, що сила упору має нелінійну залежність від швидкості руху АПА. Розроблена математична модель дає змогу уточнити необхідні параметри для розробки високоякісних систем автоматичного керування рушійно-стерновими комплексами АПА, які мають забезпечити траєкторний рух підводних апаратів із заданою точністю в горизонтальній площині.Abstract. The article presents the development of a mathematical model of the functioning of the «screw–stern» propulsion and stern complex of the AUV for the study of its power characteristics with consideration to its flat circulation in the horizontal plane. The AUV simulation has been performed with the help of the Simulink system of MATLAB. In the course of the study, it has been established that the propeller thrust has a nonlinear dependence on the angle of the water flow. The developed mathematical model makes it possible to specify the necessary parameters for the development of high-quality systems of automatic control for the propulsion and stern complexes of the AUV.Аннотация. Представлена разработка математической модели функционирования движительно-рулевого комплекса АПА типа «винт–руль» для исследования его силовых характеристик на плоской циркуляции в горизонтальной плоскости. Моделирование движения АПА проводилось в системе Simulink среды MATLAB. Во время исследований установлено, что сила упора гребного винта имеет нелинейную зависимость от угла набегающего потока воды, который изменяется в зависимости от угла перекладки руля. Выяснено также, что сила упора имеет нелинейную зависимость от скорости движения АПА. Разработанная математическая модель позволяет уточнить необходимые параметры для разработки высококачественных систем автоматического управления движительно-рулевыми комплексами АПА, которые должны обеспечить траекторное движение подводных аппаратов с заданной точностью в горизонтальной плоскости

Система керування підводним апаратом як об’єктом другого порядку на базі інверсної моделі з онлайн-ідентифікацією параметрів

The algorithm of the regulator is developed, which allows to carry out the process of on-line parameters identification of an object with smooth change of the control signal. It makes it possible to combine such sequentially connected regulators in order to control second-order objects. On the basis of these regulators the automatic control system of underwater vehicle velocity has been developed considering the vehicle inverse model. Its efficiency is proved by computer simulation.Разработан алгоритм работы регулятора, который позволяет в процессе работы выполнять онлайн-идентификацию параметров объекта при плавном изменении управляющего сигнала, что дает возможность объединять такие последовательно соединенные регуляторы для управления объектами второго порядка. На основе указанных регуляторов построена система автоматического управления скоростью движения подводного аппарата на базе его инверсной модели. Путем компьютерного моделирования подтверждена ее высокая эффективность.Розроблено алгоритм роботи регулятора, який дозволяє в процесі роботи виконувати онлайн-ідентифікацію параметрів об’єкта при плавній зміні керуючого сигналу, що дає змогу об’єднувати такі послідовно з’єднані регулятори для керування об’єктами другого порядку. На основі вказаних регуляторів побудовано систему автоматичного керування швидкістю руху підводного апарата на базі його інверсної моделі. Шляхом комп’ютерного моделювання підтверджено її високу ефективність

Онлайн-ідентифікація параметрів підводного апарата як нестаціонарного об’єкта в системі керування на базі інверсної моделі

The dynamics of underwater vehicle motion is considered as a first-order non-stationary object. An approach to identification of parameters of such an object, and control law synthesis developed on the parameters base is developed. This identification does not require a large number of measurements and can be carried out if necessary at any time in vehicle operation, that is, in the online mode.Рассмотрена динамика движения подводного аппарата как нестационарного объекта первого порядка. Разработан подход к идентификации параметров такого объекта и синтезу на их основе закона управления, при этом идентификация не требует большого количества измерений и может быть проведена при необходимости в любой момент при работе аппарата, то есть в онлайн-режиме.Розглянуто динаміку руху підводного апарата як нестаціонарного об’єкта першого порядку. Розроблено підхід до ідентифікації параметрів такого об’єкта та синтезу на їх основі закону керування, при цьому ідентифікація не потребує великої кількості вимірювань і може бути проведена за необхідності в будь-який момент при роботі апарата, тобто в онлайн-режимі

Синтез та дослідження системи керування динамікою руху підводного апарата на базі інверсної моделі з онлайн-ідентифікацією параметрів

The algorithm has been developed and the control system has been synthesized for the underwater vehicle motion dynamics using the inverse model of the object. In the inverse model the identification of required parameters of the vehicle is carried out directly in its on-line operation. The specified control system has been studied and its effectiveness in terms of changing both the object parameters and the external disturbances ones has been confirmed.Создан алгоритм работы и синтезирована система управления динамикой движения подводного аппарата на базе инверсной модели объекта, в которой идентификация необходимых параметров аппарата проводится непосредственно в процессе его работы – в онлайн-режиме. Исследована указанная система управления и подтверждена ее эффективность в условиях изменения параметров как самого объекта, так и внешних возмущений.Створено алгоритм роботи та синтезовано систему керування динамікою руху підводного апарата на базі інверсної моделі об’єкта, в якій ідентифікація необхідних параметрів апарата проводиться безпосередньо в процесі його роботи – в онлайн-режимі. Досліджено вказану систему керування та підтверджено її ефективність в умовах зміни параметрів як самого об’єкта, так і зовнішніх збурень

Синтез системи автоматичного керування просторовим рухом підводного апарата на базі штучних нейронних мереж

Рассмотрено построение системы автоматического управления пространственным движением подводного аппарата на базе искусственных нейронных сетей, которую возможно синтезировать в условиях неопределенности. Показано, как выполняется  компенсация внешних возмущений, а также взаимных влияний от составляющих движения по другим осям координат. Разработана  cистема, которая обеспечивает одновременное управление как линейной, так и угловой скоростью аппарата при помощи двух маршевых гребных винтов.Розглянуто побудову системи автоматичного керування просторовим рухом підводного апарата на базі штучних нейронних мереж, яку можливо синтезувати в умовах невизначеності. Показано, як виконується компенсація зовнішніх збурень, а також взаємних впливів від складових руху по інших осях координат. Розроблено систему керування, яка забезпечує одночасне керування як лінійною, так і кутовою швидкістю апарата за допомогою двох маршових гребних гвинтів

Задачі створення спеціалізованого моделюючого комплексу для дослідження систем керування автономними підводними апаратами

The structure and basic software of specialized modeling complex is designed for studying of automatic control systems of single and group motion of autonomous unmanned underwater vehicles in conditions of a non-stationarity of their own parameters and uncertainty of external disturbances.Разработана структура и задачи создания специализированного моделирующего комплекса для исследования систем автоматического управления одиночным и групповым движением автономных необитаемых подводных аппаратов в условиях нестационарности собственных параметров и неопределенности внешних возмущений.Розроблено структуру і задачі створення спеціалізованого моделюючого комплексу для дослідження систем автоматичного керування одиночним і груповим рухом автономних ненаселених підводних апаратів в умовах нестаціонарності власних параметрів і невизначеності зовнішніх збурювань

Автоматизація керування підводним апаратом в умовах невизначеності його параметрів

On the basis of artificial neuron networks the operation principles of the time optimal system of the automatic control of speed of motion and traversing for the highly-nonlinear technical object, specifically for the self-propelled submersible, have been developed. The design method of such management system in terms of uncertainty of its parameters and mathematical model of the object is offered.На базе искусственных нейронных сетей разработаны принципы функционирования оптимальной по быстродействию системы автоматического управления скоростью движения и перемещениями для существенно нелинейного технического объекта – самоходного подводного аппарата. Предложена методика построения такой системы управления в условиях неопределенности собственных параметров и математической модели объекта.На базі штучних нейронних мереж розроблено принципи функціонування оптимальної за швидкодією системи автоматичного керування швидкістю руху та переміщеннями для суттєво нелінійного технічного об’єкта – самохідного підводного апарата. Запропоновано методику побудови такої системи керування в умовах невизначеності власних параметрів і математичної моделі об’єкта

Задачі автоматичного керування автономними ненаселеними підводними апаратами пошукового типу

The typical control tasks list of a single autonomous unmanned underwater vehicle and group of vehicles while navigating in complex conditions is formulated. The generalized five-levels automatic control system architecture of an underwater vehicle for complex navigation conditions is developed.Сформулирован перечень типовых задач управления одиночным автономным необитаемым подводным аппаратом и группой аппаратов при плавании в сложных навигационных условиях. Разработано обобщенную пятиуровневую архитектуру системы автоматического управления аппаратом в этих условиях.Сформульовано перелік типових задач керування одиночним автономним ненаселеним підводним апаратом та групою апаратів при плаванні в складних навігаційних умовах. Розроблено узагальнену п’ятирівневу архітектуру системи автоматичного керування апаратом у цих умовах

Наукові задачі управління проектами глибоководних археологічних досліджень

The scientific task of projects management improvement of deep-water Black Sea archeological studies is formulated. The role of the latest diving robotized underwater technologies is shown for deep-sea archeological exploring, deep-sea archeological research planning and fulfillment.Сформулирована научная задача усовершенствования управления проектами глубоководных археологических исследований на Черном море. Показана роль новейших водолазных и роботизованных подводных технологий в глубоководной археологической разведке, планировании и выполнении глубоководных археологических исследований.Сформульована наукова задача вдосконалення управління проектами глибоководних археологічних досліджень на Чорному морі. Показана роль новітніх водолазних та роботизованих підводних технологій у глибоководній археологічній розвідці, плануванні й виконанні глибоководних археологічних досліджень