Control of the waves in a towing tank with the use of a Black-Box model

The paper describes an adaptive control system of the waves, implemented in the Ship Design and Research Centre, CTO S.A. The purpose of generating the waves in the towing tank is the modelling of the environmental conditions during hydrodynamic model tests. The tests are performed on scale models of towed or free running ships, anchored structures like oil rigs or bottommounted structures, e.g. wind turbines. In the towing tank of CTO S.A., the waves are generated using a flap-type wavemaker with hydraulic drive. The adaptive control system includes gain scheduling and Black-Box model. It has been developed and implemented using the 32-bit embedded system and computer application (C#.NET). The Black-Box model was proposed as a simple solution allowing compensating the hydromechanical phenomena affecting the generated waves, i.e. disintegration, reflection, damping and nonlinear energy transfer. The solution proved to be sufficient to generate required wave spectra with expected accuracy in a user-friendly manner.

Artykuł opisuje adaptacyjny system sterowania falami basenowymi, który został wdrożony w Centrum Techniki Okrętowej (CTO) S.A. Fale są generowane w głębokowodnym basenie holowniczym podczas testów modelowych w celu odwzorowania warunków oddziaływania środowiska morskiego. Testy są przeprowadzane na modelach holowanych lub pływających swobodnie (statki), zakotwiczonych (platformy) lub przymocowanych trwale do dna (turbiny wiatrowe). W głębokowodnym basenie holowniczym CTO S.A., fale generowane są przez płytowy wywoływacz fal z płytą mocowaną powyżej dna basenu i z napędem hydraulicznym. Adaptacyjne sterowanie falą basenową obejmuje harmonogramowanie wzmocnienia i model typu Black-Box. Opracowany system sterowania został implementowany w 32-bitowym systemie wbudowanym i aplikacji komputerowej w języku C# w środowisku .NET. Wprowadzony model typu Black-Box uwzględnia efekty hydromechanicznych procesów i zjawisk – m. in. rozpadu, odbicia, tłumienia i nieliniowego transferu energii – które mają wpływ na generowane fale. Przedstawione rozwiązanie pozwala w prosty sposób i z oczekiwaną dokładnością modelować zadane widma fal basenowych.