Процесс оптимизации авторулевого
На рисунке 9.11 представлена схема оптимальной настройки авторулевого с использованием последовательного симплексного метода (ПСМ). Для оценки эффективности настройки можно выбрать различные критерии: экономические показатели, технические характеристики или их комбинацию.
Критерии оптимальности
В качестве универсального критерия часто применяют интегральный показатель, который математически выражается формулой:
Этот критерий удобно реализовать с помощью дополнительного модуля к авторулевому, состоящего из выпрямителя и интегратора. Интегратор можно собрать на основе операционного усилителя с емкостной обратной связью, что обеспечивает точное интегрирование сигналов.
Техническая реализация
Сигнал отклонения судна от заданного курса снимается с сельсина-трансформатора, который преобразует угол отклонения в электрическое напряжение. Выпрямитель и интегратор позволяют накапливать сигнал ошибки даже при симметричном рыскании судна. Важным условием успешной настройки является постоянная продолжительность экспериментов, которая обычно составляет от 3 до 5 минут.
Алгоритм симплексного метода
На иллюстрации показан начальный симплекс, образованный точками 1, 2 и 3. В процессе оптимизации симплекс перемещается по траектории через точки 4-5-6-7-8-9. Точка 7 отражается относительно противоположной грани (линии 8-9) в позицию 10. Однако эксперимент в точке 10 показал ухудшение качества работы системы по сравнению с точкой 7, поэтому происходит возврат в исходную позицию 7. Этот процесс приводит к колебаниям симплекса около грани 8-9.
Такое поведение алгоритма позволяет предположить, что оптимальное соотношение параметров усиления (Ka) и обратной связи (KОС) находится именно на этой грани. Альтернативно, может потребоваться уменьшение размеров симплекса для продолжения поиска до достижения различимых результатов оптимизации.