Digital stabilization system

Abstract

A model of a discrete system for stabilizing the ship's course has been developed and the results of research on the choice of an optimal digital controller for it are presented. The method of the describing function is used as a research method. In developing a mathematical model of a discrete system, a typical block diagram of a continuous stabilization system was used. The location of the quantizer and extrapolator in it was determined. The latter was selected as a zero-order extrapolator, as the simplest, easily implemented with standard equipment, although the use of a first-order extrapolator can give some advantage in the accuracy of information recovery. Modeling is carried out in state variables and in a classical way based on a discrete transfer function of stabilization system. For the research, the package of visual block simulation modeling of the MatLab matrix system was used. Modeling of the system of stabilization with different types of controllers allowed to carry out their comparative assessment. To improve the properties of the digital proportional integral derivative controller, it is proposed to introduce in it a correction system.

Розроблено модель дискретної системи стабілізації курсу корабля та представлено результати досліджень щодо вибору оптимального цифрового регулятора до неї. Як метод дослідження використовується метод описуваної функції. При розробці математичної моделі дискретної системи використано типову блок-схему системи безперервної стабілізації. Визначено місце розташування в системі квантувача та екстраполятора. У якості останнього обрано екстраполятор нульового порядку, як найпростіший, що легко реалізується на стандартному обладнанні, хоча використання екстраполятора першого порядку може давати певну перевагу в точності відновлення інформації. Моделювання проводилося в змінних стану і класичним способом на основі дискретної передатної функції системи стабілізації. Для дослідження використовувався пакет візуального імітаційного блочного моделювання матричної системи MatLab. Моделювання системи стабілізації з різними типами регуляторів дозволило провести їх порівняльне оцінювання. Для поліпшення властивостей цифрового ПІД-регулятора пропонується ввести в нього систему корекції.