Устройство для управления движением судна

Устройство для управления движением судна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА, содержащее датчик угла перекладки руля и блок производной , подключенные своими выходами соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя, к третьему входу которого подключен выход суммирующего блока, к одному из входов которого подключен датчик курса, к другому входу - задатчик курса, при этом вход блока производной подключен к выходу суммирующего блока, а выход суммирующего усилителя выполнен с возможностью подключения к регулятору рулевого привода, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем сокращения времени перехода с режима маневра на режим автоматической стабилизации курса, оно снабжено блоком модели движения судна, реле с управляющим входом, дифференциатором и корректором крутизны сигнала руля, вход которого через реле с управляющим входом соединен с выходом указанного датчика угла перекладки руля, а . выход подключен к четвертому входу суммирующего усилителя, к пятому входу которого подключен выход блока модели дви- Q жения судна, к входу которого через упо- S мянутый дифференциатор подключен указан (Л ный задатчик курса, а управляющий вход реле соединен с выходом дифференциатора. KpyneS. npu8odg

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3646961/27-11 (22) 28.09.83 (46) 15.04.85. Бюл. № 14 (72) Е. А. Авдонин, Н. А. Кузнецов, А. Н. Мордовченко, Г. Э. Острецов и Л. Г. Панякин (71) Ордена Ленина институт проблем управления (53) 629.1.053.12 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 337300, кл. В 63 В 25/04, 1971. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДНА, содержащее датчик угла перекладки руля и блок производной, подключенные своими выходами соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя, к третьему входу которого подключен выход суммирующего блока, к одному из входов которого подключен датчик курса, к другому входу— задатчик курса, при этом вход блока про„„Я0„„1150155 A

4(59 В 63 Н 25 04 изводной подключен к выходу суммирующего блока, а выход суммирующего усилителя выполнен с возможностью подключения к регулятору рулевого привода, отличаюи1ееся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем сокращения времени перехода с режима маневра на режим автоматической стабилизации курса, оно снабжено блоком модели движения судна, реле с управляющим входом, дифференциатором и корректором крутизны сигнала руля, вход которого через реле с управляющим входом соединен с выходом указанного датчика угла перекладки руля, а . выход подключен к четвертому входу суммирующего усилителя, к пятому входу которого подключен выход блока модели движения судна, к входу которого через упо- Ж мянутый дифференциатор подключен указанный задатчик курса, а управляющий вход фа/ реле соединен с выходом дифференциатора.

1150155

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам для управления движением судна.

Известно устройство для управления движением судна, содержащее датчик угла перекладки руля и блок производной, подключенные своими выходами соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя, к третьему входу которого подключен выход суммирующего блока, к одному из входов которого подключен датчик курса, к другому входу — - задат гнк курса, при этом вход блока производНоН подключен к выходу суммирующего блока, а выход су ммируюшего усилителя выполнен с гозможностью подключения к регулятору рулевого привода (1).

Однако известное устройство характеризуется недостаточнои эффективностью в работе из-за большого времени перехода с режима м: чевра на режим автоматической стабилизации курса.

Цель изобретения — повышение эффективности работы устройства путем сокращения времени перехода с режима маневра на режим автоматической стабилизации курса.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления движением судна, содержащее датчик угла перекладки руля и блок производной, подключенные своими выходами соответственно к первому и второму входам суммирующего усилителя, к третьему входу которого подключен выход суммирующего блока, к одному из входов которого подключен датчик курса, к другому входу — — задатчик курса, при этом вход блока производной подключен к выходу суммирующего блока, а выход суммируюшего усилителя выполнен с возможностью подключения к регулятору рулевого привода, снабжено блоком модели движения судна, реле с управляющим входом, дифференциатором и корректором крутизны сигнала руля, вход которого через реле с управляюшим входом соединен с выходом указанного датчика угла перекладки руля, а выход подключен к четвертому входу суммирующего усилителя, к пятому входу которого подключен выход блока модели движе-. ния судна, к входу которого через упомянутый дифференциатор подключен указанный задатчик курса, а управляюший вход реле соединен с выходом дифференциатора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из датчика курса i, связанного с блоком 2 производной, с которым также связан задатчик 3 курса через сумматор 4, при этом задатчик 3 курса соединен с входом дифференциатора 5, выход которого соединен с входом блока 6 модели движения судна, датчика 7 угла перекладки руля, соединенного с одним из входов корректора 8 крутизны сигнала руля, выход

3S

10 которого соединен с входом корректора 9 крутизны сигнала руля, а другой вход — с выходом дифференциатора 5, а также из суммирующего усилителя 10, к пяти входам которого соответственно подключены выходы датчика угла перекладки руля, блока

2 производной, сумматора 4, корректора 9 крутизны сигнала руля, блока 6 модели движения судна, а выход — к рулевому приводу.

В качестве датчика курса 1 может быть применен датчик гидрокомпаса либо феррозонда. Задатчик курса может быть выполнен в виде тахометрической следящей системы, входом которой является задатчик скорости вращения, а выходом — угол поворота, пропорциональный заданному курсу. Блок 2 и дифференциатор 5 могут быть выполнены в виде электроннь!х дифференцируюших устройств.

Блок 6 может быть выполнен в виде электронного интегратора, охваченного жесткой обратной связью, а корректор 9 — в в виде постоянного резистора.

Введение указанных блоков необходимо для реализации переменного сигнала рассогласования по курсу, а следовательно, и переменного смешения, р в зависимости от динамических свойств судна. Величина смешения индекса рз на угол р должна зависеть не только от угла перекладки руля, но и от угловой скорости циркуляции, причем зависимость от угла перекладки руля также должна подбираться исходя из динамических свойств судна. Ч = Ч лредск. PДЕ 2 Ч пресек. величина будущего углового поворота судна до момента выхода его на прямой курс без перегулирования, в момент времени при р„,, равном требуемому, то следует прекратить режим маневра и включить режим автоматической стабилизации курса. Величина указанного поворота при фиксированном управлении в режиме стабилизации зависит от динамических характеристик судна, угловой скорости и положения руля:

Лр„, „„= f(4 6) Таким образом, если при маневре индекс заданного курса <р, смещать относительно текущего курса на величину р то это позволяет в любой момент, когда индекс р указывает требуемый новый курс, прекратить режим циркуляции, включая режим автоматической стабилизации, при этом обеспечивается выход на новый курс без перегулирования за минимальное время.

В сушествуюших авторулевых величина рассогласования р соответствует смешению индекса р относительно неподвижного индекса, указываюшего текущий курс rp.

Положение индекса ср относительно шкалы текущего курса ср будет: рз р++ р

1150155 К44р+ К56. т .з q + + Ч вредсн.

Составитель Ю. Серов

Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Воловик

Заказ 2035/14 т. е. индекс rp, смещен относительно текущего значения курса, поэтому его используют в качестве индикатора будущего курса судна, если величину q> подобрать равной: 4рпреасв = К Гр/Гр/+К24р/К36

При реализации зависимости (1) индекс смещается на величину, равную:

Зависимость (1) может быть реализована, если в режиме маневра в авторулевом перестраивать крутизну сигнала руля и формировать сигнал угловой скорости судна с крутизной К4 в соответствии с зависимостью (1). Перестройка крутизны сигнала осуществляется путем подключения к выходу датчика угла перекладки руля и входу суммирующего усилителя корректора крутизны сигнала руля.

Сигнал угловой скорости судна предлагается дополнительно формировать путем дифференцирования сигнала задатчика курса 4р . Полученный сигнал задания угловой скорости судна гр,, пропущенный через фильтр, выполненный в виде электронной модели движения судна, является аналогом угловой скорости судна. Крутизна указанного сигнала подбирается в соответствии с зависимостью (1) равной К . Получение аналога угловой скорости судна с помощью электронной модели движения необходимо для возможности использования индекса

4р, для прогнозирования будущего направления движения судна с минимальными помехами, которые бывают достаточно большими при развитом морском волнении, если использовать измеренную угловую скорость судна.

Реализация электронной модели может быть осуществлена на элементах вычислительной техники в простейшем случае в виде инерционного звена вида:

К вЂ” — 7

Tcp i

I где К вЂ” коэффициент пропорциональный

К4 зависимости (1); Т вЂ” приведенная постоянная времени судна.

При включении режима автоматической стабилизации курса судна дополнительные сигналы К44р и Кзб заменяются принятым в авторулевых законом стабилизации.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости изменения курса судоводитель задает в задатчике 3 требуемую скорость поворота по курсу, при этом на выходе задатчика 3 вырабатывается сигнал, пропорциональный углу поворота р (t) =

= Язdt. Этот сигнал поступает на вход сумматора 4, на выходе которого создается сигнал рассогласования по курсу, так как на второй вход сумматора 4 поступает величина текущего курса судна q (t) =

=гр (/) — гр (/) . Через некоторое время

t)3T, при q»= const(q« угловая скорость судна станет равной ф= гр . При этом на входы суммирующего усилителя посту15 пают следующие сигналы с сумматора 4, пропорциональные cp= const, с блока 2 производной cp= О и с датчика угла перекладки руля поступают два сигнала: первый непосредственно на первый вход суммирующего усилителя, а второй — через кон20 такты реле 8 (контакты замыкаются при сигнале р 1=--0) и корректор 9 крутизны сигнала руля на четвертый вход суммирующего усилителя 10. На выходе дифферен циатора

5 вырабатывается сигнал пропорциональный гр . Указанный сигнал поступает на вход блока 6 модели движения, на выходе которого вырабатывается аналог угловой скорости судна, который с коэффициентом передачи К4т поступает на вход суммирующего усилителя 10. В установившемся режиме

30 циркуляции таким образом формируется смещение индекса задатчика курса гр со смещением относительно текущего курса на р„,в соответствии с зависимостью (1).

Г1ри достижении индексом q, требуемого значения курса, судоводитель включает режим автоматической стабилизации, При выборе момента переключения режимов предлагаемым способом судоводитель обеспечивает переход с режима маневра на режим стабилизации курса судна с минимальным временем и, что особенно важно, без пере40 гулирования по курсу.

Предлагаемое устройство облегчает процесс управления судном особенно при развитом морском волнении, так как в процессе маневрирования судоводитель может легко определить момент перехода на режим стабилизации судна на требуемое новое направление движения.

Исключение перегулирования по курсу повышает безопасность плавания и экономичность, так как уменьшается потеря скорости хода судна, появляющаяся при перегулировании по курсу.