Совершенствование метода фазовой плоскости для исследования влияния эффекта “бифуркационной памяти” на динамику корабля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучение эффекта “бифуркационной памяти” играет важную роль в исследовании динамических особенностей реальных систем. Практический интерес заключается в изучении возможности прогнозирования временного снижения реакции на управление, что может существенно повысить безопасность навигации. Эффект “бифуркационной памяти” заключается во временном снижении фазовой скорости изображающей точки при прохождении определенной области (“фазового пятна”) на фазовой плоскости. “Фазовое пятно” возникает вблизи исчезнувшего при бифуркации состояния равновесия. За почти полувековую историю изучения этой динамической особенности, предложено очень мало методов, позволяющих однозначно и с достаточной точностью идентифицировать эффект “бифуркационной памяти”. В данной работе предложен усовершенствованный метод фазовой плоскости, заключающийся в построении годографа фазовой скорости. Отличительной чертой предлагаемого метода является не только то, что он охватывает обе фазовые координаты, а также дает адекватный результат при любых начальных условиях. Метод вполне универсален и может использоваться для изучения эффекта “бифуркационной памяти” в различных динамических системах. Информация ограничных значениях параметра – угла перекладки руля, при которых начинает (заканчивает) проявляться эффект “бифуркационной памяти” может быть использована, например, в задаче оптимизации конструкции корпуса и рулей или при создании алгоритмов управления.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Чернышов

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Автор, ответственный за переписку.
Email: andrey.chernyshov5@gmail.com
Россия, Нижний Новгород

С. А. Чернышова

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: sofya.chernyshova99@gmail.com
Россия, Нижний Новгород

Список литературы

  1. Андронов А.А., Витт А.А, Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Физматгиз, 1959. 916 с.
  2. Москаленко А.В, Тетуев Р.К., Махортых С.А. О состоянии исследований бифуркационных феноменов памяти и запаздывания // Препринты ИПМ им. Келдыша. 2019. Т. 109. С. 144. https://doi.org/10.20948/prepr-2019-109
  3. Фейгин М.И., Чиркова М.М. О существовании области пониженной управляемости для судов, неустойчивых на прямом курсе // Изв. АН СССР. МТТ. 1985. № 2. С. 7378.
  4. Feigin M.I. Investigations of bifurcation memory effects in behaviour of nonlinear controlled systems // Proc. 1st Inter. Conf. Control of Oscillations and Chaos Proceedings. St. Petersburg, Russia: IEEE. 1997. V. 3. P. 474477. https://doi.org/10.1109/COC.1997.626647
  5. Фейгин М.И., Преображенский А.В., Сатаев В.В. Эффект бифуркационной памяти в динамике судна // Пробл. машиностр. и надежн. машин. 2001. № 3. С. 104107.
  6. Фейгин М.И., Каган М.А. К теории эффектов бифуркационной памяти // Изв. РАН. МТТ. 2002. № 6. С. 4351.
  7. Chernyshov A.V., Chernyshova S.A. A method of investigating the phenomenon of bifurcation memory in the dynamics of river vessels // Russ. J. Nonlinear. Dyn. 2022. V 18. № 2. P. 171181. https://doi.org/10.20537/nd220202
  8. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном. Л.: Судостроение. 1987. 274 с.
  9. Атауллаханов Ф.И., Лобанова Е.С., Морозова О.Л. Сложные режимы распространения возбуждения и самоорганизации в модели свертывания крови // УФН. 2007. Т. 177. № 1. С. 87104. https://doi.org/10.3367/UFNr.0177.200701d.0087

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. “Фазовые пятна” (V) на статико-динамической плоскости OωU. Наличие “фазовых пятен” критерий проявления эффекта “бифуркационной памяти”; UM – минимальное значение параметра, при котором изображающая точка уже не попадает в “фазовое пятно”, UBIF – бифуркационное значение параметра.

Скачать (66KB)
3. Рис. 2. Отсутствие эффекта ‟бифуркационной памяти”: т.Fm – точка пересечения траекторией l области ускоренных движений (A) в сторону области замедленных движений (D).

Скачать (36KB)
4. Рис. 3. Эффект “бифуркационной памяти”: т.F1 и т.Fm –точки пересечения траекторией l границы области ускоренных движений (A) в сторону области замедленных движений (D); Ui ∈[UBIF,Umax]. Область C – область начальных условий, ограничивающих применение метода [٧].

Скачать (43KB)
5. Рис. 4. Годограф фазовой скорости, построенный для судна “Волгонефть-71” при U = 5°, . Стрелками показано направление движения радиус-вектора с течением времени. Начальные условия: точка .

Скачать (60KB)
6. Рис. 5. Годограф фазовой скорости, построенный для судна “Волгонефть-71” при U = UM (UM = 22°). Стрелками показано направление движения радиус-вектора с течением времени. Начальные условия соответствуют точке .

Скачать (38KB)
7. Рис. 6. Годограф фазовой скорости, построенный для судна “Волгонефть-71” при U = 5°, . Стрелками показано направление движения радиус-вектора с течением времени. Начальные условия: точка .

Скачать (31KB)
8. Рис. 7. Объект: “Волгонефть-71”. Фазовая плоскость с областями (A) и (D) (метод [7]), изолиниями фазовых скоростей , , (метод годографа фазовой скорости); l — фазовая траектория. Начальные условия: точка ; U = 5°, .

Скачать (53KB)

© Российская академия наук, 2024