doi: 10.52899/24141437_2025_04_479
УДК: 629.5.01

Оценка основной частоты волнения для безэкипажного скоростного катера

Кузнецов Д. И., Коренев А. С., Морозов Д. Р.
Язык статьи:
Ссылка для цитирования: Коренев А.С., Кузнецов Д.И., Морозов Д.Р. Оценка основной частоты волнения для безэкипажного скоростного катера // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 4. С. 479–484. DOI: 10.52899/24141437_2025_04_479 EDN: MNNLDM

Аннотация

Актуальность. Активное развитие автономного судовождения на маломерных судах выявляет новую проблему управления. Высокая маневренность катеров определяет их широкую полосу пропускания, превышающую верхнюю границу спектра волнения. В результате разделить полезный сигнал управления и помеху от волнения с помощью методов классической частотной фильтрации довольно трудно. Это приводит к двум ключевым негативным эффектам: снижению точности движения катера по заданной траектории и снижению ресурса исполнительных механизмов движительно-рулевого комплекса вследствие их постоянной работы на компенсацию волнового возмущения. Таким образом, требуется алгоритм, способный в реальном времени оценивать основную кажущуюся частоту волнения, что необходимо для эффективного разделения управляющего сигнала и волновой помехи. Цель — разработать метод, позволяющий проводить оценку основной кажущейся частоты волнения, действующего на безэкипажный скоростной катер. Методы. Нелинейная идентификация с помощью расширенного фильтра Калмана. Результаты. Предложена математическая модель, на основе которой синтезирован расширенный фильтр Калмана, обеспечивающий оценку пиковой частоты волнения по измерениям угловой скорости рысканья безэкипажного скоростного катера. Заключение. Синтезированный расширенный фильтр Калмана эффективно отслеживает значение пиковой кажущейся частоты волнения, действующей на корпус катера.  Ключевые слова: основная частота волнения; фильтр Калмана; расширенный фильтр Калмана; модель Номото.

Список литературы

1. Амбросовский В.М., Коренев А.С., Лукомский Ю.А., Шпекторов А.Г. Координированное управление морскими подвижными объектами. Санкт-Петербург: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2016.
2. Fossen T. Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control. New York: John Wiley & Sons, 2011.
3. Коренев А.С., Хабаров С.П. Фильтрация волновых возмущений, действующих на объект управления. В кн.: Информационные системы и технологии: теория и практика : Cборник научных трудов. Т. 15. СанктПетербург: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова, 2023. С. 91–97. EDN RMEWDF
4. Nomoto K. Analysis of Kempfsstandard maneuver test and proposed steering quality indices. Proceedings of 1st Symposium on Ship Maneuverability, 1960.
5. Патент РФ № 2828164 / 07.10.2024. Коренев А.С., Хабаров С.П. Способ настройки системы управления судном по курсу. EDN HFEWUW
6. Амбросовский В.М., Хабаров С.П., Коренев А.С. Адаптивный фильтр Калмана к внешним возмущениям. В кн.: Информационные системы и технологии: теория и практика: Сборник научных трудов, СанктПетербург, 29 января 2015 г. Т. 7. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, 2015. С. 5–10. EDN VKJVOJ
7. Барабанов А.Е. Линейная фильтрация с адаптивной подстройкой матриц ковариаций возмущений в объекте и шумов измерения // Автоматика и телемеханика. 2016. № 1. С. 30–49. EDN VWWUFJ
8. Амбросовский В.М., Коренев А.С., Хабаров С.П. Отказоустойчивый адаптивный к внешним возмущениям фильтр Калмана // Морская радиоэлектроника. 2015. № 3(53). С. 20–23. EDN UYCGWF
9. Yuan J., An S., Pan X., et al. A Wave Peak Frequency Tracking Method Based on Two-Stage Recursive Extended Least Squares Identification Algorithm // IEEE Access. 2021. Vol. 9. P. 86514–86522. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3057454 EDN: CZRANE
10. Ситроникс и Корабелка повысили точность движения безэкипажных катеров: пресс-релиз. СПб.: СПбГМТУ, 2025. [internet] Дата обращения: 09.11.2025. Режим доступа: https://www.smtu.ru/ru/viewnews/1581/
11. Колызаев Б.А., Косоруков А.И., Литвиненко В.А., Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. Л.: Судостроение, 1980.