Устройство для управления курсом судна

Устройство для управления курсом судна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3743488/27-11 (22) 23.05.84 (46) 30.04.86. Бюл. У 16 (71) Ордена Ленина институт проблем управления (72) Н.А. Кузнецов, Д.Н. Мордовченко, Г.Э. Острецов и Л.Г. Панякин (53) 629.12.014 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 65 1321, кл . G 01 D 1/00, 1977. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КУРСОМ СУДНА, содержащее блок определения рассогласования по кур— су, датчик угла перекладки руля и датчик угловой скорости перекладки руля, подключенные к первому и второму входам блока моделирования движения судна, состоящего из узла формирования первой производной курса и подключенного к его выходу, узел вычитания, блок изменения коэффициента передачи управляющего сигнала, связанный с рулевым приводом, и блок коммутации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения экономичности управления, оно снабжено блоком анализа динамики движения судна и сумматорами, выход первого из которых подключен к сигнальному входу блока коммутации, а первый и второй входы — соответственно к выходам блока изменения коэффициента передачи управляющего сигнала и второго сумматора, при этом блок моделирования движения судна снабжен

„„SU,» 1227546 (5D 4 В 63 Н 25/04 С 01 D 1/02 интегрируюшим усилителем, подключенным к выходу узла формирования первой производной курса, выход которого является первым выходом блока моделирования, и блоком алгебраического суммирования, один вход которого соединен с выходом интегрирующего усилителя, являющимся вторым выходом блока моделирования, другой подключен к третьему входу блока моделирования, а выход — к узлу формирования первой производной курса, при этом третьим и четвертым выхо— дами блока моделирования являются выходы узла вычитания и другой выход узла формирования первой производной курса.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок ана— лиза динамики движения судна содержит элемент ИЛИ, подключенные к его входам элементы И, элементы НЕ и диоды, через одни из которых, включенные в прямом направлении, входы блока связаны с одними входами соответствующих элементов И, а через другие, включенные в обратном направлении, последовательно с элементами НЕ с другими входами соответствующих элементов.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок изменения коэффициента передачи управляющего сигнала выполнен на последовательно соединенных умножителях.

1227546

Устройство работает в трех режи- 4 мах следующим образом.

1. Спокойное море (cj-ф"-0), где cg угловая скорость курса; -оценка угловой скорости курса.

Управление рулевым приводом судна осуществляется по зависимости л /.

8 = K dg+ к ьч где скорость перекладки руля; — оценка сигнала рассогласования по курсу) — коэффициент.

d(p

Изобретение относится к судовождению, в частности к управлению движением морскими судами.

Цель изобретения — повьппение экономичности у.травления. 5

На фиг.1 приведена блок-схема. устройства, на фиг. 2 — блок-схема блока моделирования динамики движения судна; на фиг.3 — - принципиальная схема блока анализа динамики 10 движения судна.

Устройство (фиг.1) содержит блок определения рассогласования по курсу, состоящий из задатчика 1 курса, датчика 2 курса и элемента 3 сравнения, датчик 4 угла перекладки руля и блок 5 определения производной курса ° К выходам последних подключен блок 6 моделирования движения судна, первый и второй выходы которого подключены к входам сумматора 7 и первому и второму входам блока 8-анализа динамики движения судна, третий в..сод которого соединен с третьим выходом блока 6. Четвертый выход блока 6 и выход сумматора 7 подключены к входам умножителей 9 и 10, соединенных последовательно и образующих блок изменения коэффициента передачи сигнала. Выход умножителя 10 подклю- 3р чен к одному входу второго сумматора 11, выход которого связан с сигнальным входом блока 12 коммутации, к управляющему входу которого подключен выход блока 8. 35

Блок 6 (фиг.2) содержит сумматоры 13, 14 и 15 и интегрирующие усилители 16 и 17, а блок 8 (фиг 3) содержит на выходе элемент ИЛИ 18, подключенные к нему элементы И 19,20, 4д входы которых через диоды 21-23 и

24 — 26 и инверторы 27,28 и 29 подключены к входам блока.

При отклонении судна от заданного курса в датчике 2 и блоке 5 изменяется величина сигнала d(p и Ч .

Оба сигнала поступают на вход блока

6, в результате на его выходе вырабатываются сигналы — измененные л л оценки ц (ь ), которые через сумматоры 7 и 11 поступают в виде команды управления через нормально замкнутый контакт блока 12 коммутации на вход рулевого привода. В результате произойдет перекладка руля, информация о которой поступит с датчика 4 в блок 6, где произойдет отработка

dq к нулю, когда судно вернется на л прежний курс, т. е. dq = О. Так осуществляется стабилизация курса судна по закону (1).

2. Море слабо штормит (j-F40, g С,, (p i С, ), где (p — вторая производная курса „С,, С, — уставки.

B :этом случае отличие в работе системы по сравнению с законом (1) будет в том, что в блоке 6 появится сигнал неувязки (y-(p 40) величина которого существенно изменит коэффициент усиления сигналов, угла рассогласования по курсу и его производной в соответствии с зависимостью где К вЂ” коэффициент.

Сигнал (j-j) с выхода блока 6 поступает через умножитель 9 на первый вход умножителя 10, на второй вход которого поступает сигнал вида и (п + ), на выходе умножителя 10 бу — „ дет произведение вида К(ф-ф), (ь +q), которое вычитается из основного сигнала управления рулевым приводом в сумматоре 11. Полученная разность сигнала поступает через нормально замкнутые контакты блока 12 на вход рулевого привода. Уменьшение коэффициента усиления на величину дисперсии сигнала рассогласования л о ((-ф) позволяет удерживать судно на геренальном курсе и существенно сократить загрузку рулевого привода.

3. Режим управления рулевым приводом при сильном волнении на море.

Признаком сильного волнения является выполнение условий л и щ ) с,; Ч ) с2 .

В этом случае дополнительно к уже описанным блокам и связям начи1227546 нают функционировать блоки 12 и 8 (в режимах. 1 и 2 коммутируемая цепь в блоке 12 была замкнута). Блок 8 по входам и 1 настроен так, чтобы срабатывание его происходило только и при уровне выходных сигналов g > С, л ис >С,, что соответствует в режиме стабилизации курса судна сильному .морскому волнению, близкому к шторму

При выполнении дополнительных логических условий на управляющий вход блока 12 поступает сигнал, в результате чего происходит отключение сигнала управления рулевым приводом, л л — К aqr+ К q = О, чем существенно сокращается загрузка рулевого привода, практически не ухудшая качества стабилизации судна на генеральном курсе.

Рассмотрим, как проходит команда на разрыв цепи управления в блоке 12.

При выполнении дополнительных условий (фиг.3) сигнал в блок 12 поступает через элементы 18, либо 19, либо 20.

10 При q > О, (j > 0 срабатывают элементы 19 и 27, на которые через диоды 21-23 поступают сигналы d(g < 0; (> 0; ф У 0 иэ блока 6. При dq > 0;

0; q i 0 срабатывают элементы

20, 28, 29, на которые через диоды л

24-26 поступают сигналы Ь > 0; q с 0; ф 0 из блока 6.

1227546 и а9

Составитель Г. Корнева

Техред Л.Олейник :Корректор Л. Пилипенко

Редактор А. Маковская

Тираж 422 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3016

Производственно-полиграфическое. предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4