Управляемое движение малогабаритного подводного комплекса (МБПК)

摘要

Цель исследования. В статье проведено математическое моделирование и исследование движения малогабаритного подводного робота, предназначенного для мониторинга загрязнения объектов гидросферы. Современные методы мониторинга окружающей среды предполагают наличие стационарных постов наблюдения. Задача подвижного управляемого мониторинга в настоящее время остается нерешенной. Одним из путей решения данной проблемы является переход к системам управления, обеспечивающим заданное движение водного комплекса как по поверхности, так и под водой. Поэтому целью данной статьи является изучение и задание основных закономерностей и алгоритмов на основе математических моделей, описывающих управляемое движение малогабаритных подводных комплексов. Методы. При разработке алгоритма управления движением МБПК использована математическая модель, позволяющая определять пространственно- временное расположение МБПК с переменным вектором тяги. Получены основные математические выражения, определяющие движение МБПК по заданной траектории. Особое внимание уделено той части алгоритма, которая обеспечивает движение МБПК по заданной траектории в подводном режиме при отсутствии связи с глобальной навигационной системой с учетом подводной GPS и расстояния до дна и препятствий. В качестве основного критерия качества управления использована величина отклонения реального положения МБПК от заданного. Результаты. Для выбора направления движения при мониторинге водоема разработан метод планирования траектории, построенный на кусочно - линейных отрезках, позволяющий зондировать пространство водоема таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса мониторинга при минимальном количестве точек отбора проб. Для этого каждый новый отрезок траектории и точки забора проб планируются с учетом информации о концентрации загрязняющих веществ на предыдущем этапе, а также береговой линии и глубины водоема. Заключение. В статье рассмотрен метод мониторинга водоемов с применением малогабаритного беспилотного подводного комплекса. Разработана кинематическая и динамическая модели движения МБПК. Предложен метод планирования траектории движения на основе кусочно-линейных отрезков. Разработан алгоритм управления автономным движением подводного аппарата.