Автоматическая система управления силовым приводом судового руля

Автоматическая система управления силовым приводом судового руля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЬМ ПРИВОДОМ СУДОВОГО УЛЯ по авт.св. № 288581, о т л и. ч а ющ а я с я тем, что, с целью оптимизации динамических свойств в условиях действия значительных по вели чине возмущений, она снабжена последовательно соединенными блоком вычитания , дополнительным Преобразователем , дополнительным дешифратором и блоком коммутирующих ключей, выход которого подключен ко второму входу дифференцирующего устройства, а два входа блока вычитания соединены сортветственно с выходами суммирующего и дифферейцирующего устройства. г

СОЮЗ СОВЕ ГСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН бв (11) А

ЗЫ В63Н2504

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 288581 (21) 3584296/21-11 (22) 25.04.83 (46) 15 ° 07.84. Бюл. М 26 (72) О.Г. Цыганков (7 1) Курский политехнический институт (53) 629. 12. 532. 5. 015 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 288581, кл. В 63 Н 25/04, 1970. (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКАЯ CHCTEHA УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ПРИВОДОМ СУДОВОГО РУЛЯ по авт.св. У 288581, о т л и. ч а ющ а я с я тем, что, с целью оптимизации динамических свойств в условиях действия значительных по величине возмущений, она снабжена последовательно соединенными блоком вычитания, дополнительным преобразователем, дополнительным дешифратором и блоком коммутирующих ключей, выход которого подключен ко второму входу дрфференцирующего устройства, а два входа блока вычитания соединены соответственно с выходами суммирующего н дифференцирующего устройства.

1102715

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а имен но к системам автоматического управления движением судов.

По основномо авт.св. Р 288581 известна автоматическая система управления силовым приводом судового руля, содержащая датчик курса, дифференцирующее устройство, интегрирующее устройство, датчик обратной свя- 10 зи, суммирующее устройство, усилитель и исполнительные механизмы, а также широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу суммирующего устройства, а выход соеди- 15 нен с входом усилителя, и включающий в себя аналого-цифровой преобразователь, блок определения фазы сигнала, дешифратор, блок формирования длительности импульса, схемы сов- 20 падений и электронные ключи.

Данная система управления за счет последовательного включения, между суммирующим устройством и усилителем с исполнительными механизмами широт- 25 но-импульсного модулятора обладает улучшенными динамическими свойствами в условиях действия относительно небольших по амплитуде возмущений P)

Однако такая система управления . gg за счет формирования в ней широтномодулированного импульса, воздейс1вующего на усилитель с исполнительными механизмами в функции трех составлянрцих сигнала ошибки и сигнала обратной связи с неизменным коэффициен. том при дифференциальной составляющей, характеризуется низкими динамическими свойствами при действии значительных по величине возмущений.

Цель изобретения — оптимизация динамических свойств системы автоматического управления силовым приво." дом судового руля при действии значительных по величине возмущений, 45

Поставленная цель достигается тем, что автоматическая система управления силбвым приводом судового руля, содержащая датчик курса, дифференцирующее устройство, интегрирующее устройство, датчик обратной связи, суммирующее устройство, усилитель и исполнительные механизмы, а также широтно-импульсный модулятор, вход котОрого подключен к выходу суммирую-55 щего устройства, а выход соединен с входом усилителя, и включающий в себя аналого-цифровой преобразователь, блок определения фазы сигнала, дешифратор, блок формирования длительности импульса, схемы совпадений и электронные ключи, снабжена последовательно соединенными блоком вычитания, дополнительным преобразователем, дополнительным дешифратором и блоком коммутирующих ключей, выход которого подключен к второму входу дифференцирующего устройства, а два входа блока вычитания соединены соответственно с, выходами суммирующего и дифференцирующего устройств.

На чертеже схематично представлена блок-схема автоматической системы управления силовым приводом судового руля а

Система содержит датчик 1 курса, дифференцнрующее устройство .2, интегрирующее устройство 3 и датчик 4 обратной связи, выходы которых соединены со входами суммирующего устройства 5. Выход суммирующего устройства 5 соединен со входом широтно-импульсного модулятор.6, выход которого заведен на вход усилителя 7. Выход усилителя 7 подключен к исполнительным механизмам 8. Широтно-импульсный модулятор 6 включает в себя аналогоцифровой преобразователь 9, блок

10 определения фазы сигнала, дешиф- . ратор 11, блок 12 формирования длительности импульса, схемы 13 и 14 совпадений и электронные ключи 15-18.

Система содержит также устройство

19 автоматической коррекции коэффициента передачи по дифференциальной составляющей, входы которого подключены соответственно к выходам суммирующего 5 и дифференцирующего 2 устройств, а выход соединен с вторым входом дифференцирующего устройства 2.

Устройство коррекции состоит из последовательно соединенных схемы 20 вычитания, дополнительного преобразователя 21 аналог — код, дополнительного дешифратора 22 и блока 23 коммутирующих ключей.

Блок 23 коммутирующих ключей представляет собой набор двухпозиционных электронных ключей, количество которых определяется шагом квантования по уровню сигнала с выхода схемы 20 вычитания в преобразователе 21 аналог код

Назначение блока 23 состоит в управлении коэффициентом усиления оконечного каскада дифференцирующего

715

3 1102 устройства 2 посредством изменения глубины его отрицательной обратной связи. При этом изменяется коэффициент передачи К всего дифференцирующего устройства 2, а следовательно, и вес дифференциальной составляющей в сигнале ошибки.

Система работает следующим образом.

При отклонении судна от курса сиг- 10 налы с датчика 1 курса, дифференцирующего 2 и интегрирующего 3 устройств, а также с датчика 4 обратной связи алгебраически складываются на суммирующем устройстве 5. Суммар- ls ный сигнал с устройства 5 поступает на аналого-цифровой преобразователь

9 и блок 10 определения фазы сигнала. На выходе аналого-цифрового преобразователя 9 в дискретные момен-20 ты времени, определяемые периодом квантования Т, формируется значение сигнала ошибки в цифровом виде, которое передается на дешифратор 11. С дешифратора 11 дешифрованный сигнал 25 поступает на блок 12, в котором фбрмируется длительность импульса, поступающего на схемы 13 и 14 совпадений. На вторые входы схем 13 и 14 совпадений подается разрешающий либо щ запрещающий потенциал с блока 10 определения фазы сигнала ошибки. Таким образом, широтно-модулированный импульс проходит .только через одну из схем совпадений и открывает в одном случае электронные ключи 15 и 18, а в другом — 16 и 17. Сигнал с электронных ключей поступает на усилитель 7 и воздействует на исполнительные механизмы 8, которые осуществляют .не- 40 обходимую перекладку руля.

Оптимизация динамических свойств системы управления силовым приводом судового руля в условиях действия значительных по величине возмущений 4> осуществляется следующим образом.

Суммарный сигнал с выхода устройства 5 поступает на первый вход схемы 20 вычитания, где иэ его абсолютного значения вычитается абсолютное 50 значение сигнала с выхода дифференцирующего устройства 2, подаваемого на ее второй вход. Разностный сигнал с выхода схемы 20 вычитания подается на вход дополнительного преобразователя 21 аналог-код, с выхода которого в.цифровом виде поступает на вход дополнительного дешифратора 22, управляющего блоком 23 ключей. Выход блока 23 ключей соединен с вторым входом дифференцирующего устройства 2. В зависимости от того, какой из электронных ключей 23 блока оказывается открытым, измейяется коэффициент усиления оконечного каскада дифференцирующего устройства 2, а следовательно, и величина сигнала íà его выходе.

Таким образом, производится масштабирование дифференциальной составляющей сигнала ошибки или изменение коэффициента передачи К устройства 2.

В случае значительной доли дифференциальной составляющей в суммарном сигнале, т.е. малых значений раэностного сигнала на выходе схемы 20 вы" читания, последний после обработки

его на дополнительном нреобразователе 21 аналог-код и дешифраторе 22 через блок 23 коммутирующих ключей приводит к изменению коэффициента передачи сигнала с дифференцирующего устройства 2 в сторону его уменьшения. При значительной величиНе сигнала на выходе схемы 20 вычитания все устройство 19 автоматической коррекции работает таким образом, что коэффициент передачи сигнала с дифферен. цирующего устройства 2 возрастает.

Формирование широтно-модулированного импульса, воздействующего на усилитель с исполнительными механизмами, рри этом производится в функции трех составляющих сигнала ошибки и сигнала обратной связи с переменным в зависимости от условий плавания коэффициентом при дифференциальной составляющей, а именно о

1 — суммарный сигнал, (Я .длительность широтно-модулированного импульса; — отклонение судна от курса отклонение пера руля от нейтрали — текущее время;:

Ж вЂ” коэффициент широтной модуляции, k, < kq - постоянные коэффициенты, 1102715

Составитель С.Саблин

Техред Т. Маточка Корректор Ю.Макаренко

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 4892/11

Тираж 45Ü Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

k (6) - автоматически перестраиваемый в зависимости от усло-, вий плавания коэффициент при дифференциальной составляющей

Й вЂ” разностный сигнал на выходе схемы 20 вычитания.

Функциональная связь К и прямо . пропорциональная,т.е; К> Ь = К . 4, I

rpe k< — постоянный коэффициент.

Технический эффект изобретения состоит в том, что при движении по 15 заданному стабилизированному курсу в условиях значительного волнения автоматически снижается коэффициент передачи дифференциальной .составляющей сигнала ошибки, что приводит к ®О уменьшению как величин перекладок пера руля, так и количества включений рулевой машины. В результате уменьшается гидродинамическое сопротивление движению судна и его рыскание, что приводит к экономии ходового времени и повышению точности удержания на курсе. Устраняется перегрузка рулевой машины, что позволяет использовать автоматическое управление движением судна при значительном волнении.

Экономический эффект определяется уменьшением ходового времени и как следствие уменьшением расхода горючего в результате снижения гидродинамического сопротивления движению судна .за счет уменьшения его рыскания и кладок руля, а также увеличением срока службы рулевой машины.