Управление вертикальным движением автономного ныряющего буя в поле гидростатического давления океанской стратифицированной среды

Abstract

Ставится и решается задача проектирования адаптивной системы терминального управления автономным ныряющим буем (АНБ), предназначенным для сбора данных в океанской среде во время свободного дрейфа на заданном горизонте гидростатического давления, на основе предложенной барической модели динамики его вертикального движения в стратифицированной водной среде. Процедуры синтеза и моделирования реализованы в среде MATLAB & Simulink в виде программ и S-моделей. Результаты проектирования представлены в виде графиков переходных процессов, совершаемых автономным ныряющим буем при переходе из начального состояния на океанской поверхности в конечное терминальное состояние, соответствующее заданному горизонту гидростатического давления. При этом в общем нестационарной океанской среде замена пространственной переменной «глубины» гидростатическим давлением позволило избежать ошибок при определении расстояний из-за эффекта сжатия морской воды, а также упростить структуру измерительного канала в контуре обратной связи системы управления положением АНБ при его движении в поле гидростатического давления океанской среды. The problem of designing an adaptive terminal control system for an autonomous diving buoy (ADB), designed to collect data in the ocean environment during free drift at a given hydrostatic pressure horizon, is posed and solved, based on the proposed pressure model of the dynamics of its vertical movement in a stratified seawater environment. Synthesis and modeling procedures are implemented in the MATLAB & Simulink environment in the form of programs and S-models. The design results are presented in the form of graphs of transient processes performed by an autonomous diving buoy during the transition from the initial state on the ocean surface to the final terminal state corresponding to a given hydrostatic pressure horizon. At the same time, in the general non-stationary ocean environment, replacing the spatial variable “depth” with hydrostatic pressure made it possible to avoid errors in determining distances due to the effect of compression of seawater, as well as to simplify the structure of the measuring channel in the feedback loop of the ADB position control system when it moves in a hydrostatic pressure field ocean environment.