SU540258A1 - Авторулевой - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматическому управлению подвижными объектами в частности к автоматическому управлению, курсом суд ha.

Известен авторулевой (АР), содержащий б сумматор, датчик положени  руп , датчик иотиййого и заданного курса с элементом сравнени . Выход элемента сравнени  через операционньтй усилитель и масштабный депитепь подключен к входу сумматора l.Ю

Известен авторулевой типа АВР, в котором кроме перечисленных сигналов, |используетс  также сигнал, пропорпионвльный интегралу от угла рассогласовани  курса судна по времени 2.15

Недостатком известных авторулевых  вл етс  необходимость вьпслючени  их при сильном морском волнении, а также повышенный износ рулевого привода при развитом морс- 20 ком волнении.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  авторулевой, содержащий датчики угла рассогласовани  по курсу и угла перекладки рул , выходы кото-. 25

рых подключены к первому и второму входам усилител , датчик угловой скорости судна, модель угловой сксргхзти судна, вход которой подключен к датчику угла перекладки рул , а выход - к третьему входу усилител  MOQV ности 3j.

В известном авторулевом дл  сокрашевид количества кладок рул  в единицу времени при одновременном улучшени  качества ст билизапии использована модель зггловой ско рости судна, что позвол ло отказатьс  от применени  сигнала;угловой скорости суд а, обычно получаемого дифференцированием стенала датчика курса.

В известном авторулевом на вход модели угловой скорости судна подаетс  сигнал с датчика угла перекладки рул , а полученный на выходе модели сш нал пропориионален только составл ющей угловой скорости суд-; на от управлени  (угла перекладки рул ) S.

Однако дл  yпpaвлe и  курсом судна при слабом морском волнении в законе управлени  |)улевым приводом отсутствует составл юща  угловой скорости судна от морского вел неми . Поэтому в случае слабого морского волнени  качество стабшгазации ниже, чем при управлении авторулевыми тика Ai ЛСР. Это объ сн етс  тем, Ч1га парирование возмущени  от морского волнени  происходит топьКО при по влении некоторого рассогласовани  по углу курса, а в авторулевых АР и АБР управл ющее воздействие возникает с некоторым упреждением. Однако при увеличении волнени  на море авторулевые типа АР и АБР. обычно выклк чают и переход т на ручное управление курЬом судна. Это диктуетс  тем, что при сильном морском волнении сигнал управлени , перегружен составл ющей угловой скорости судна от внешнего возмущени  и полностью заби Вает канал управлени . Цель изобретени  - повышение точности регулировани . Дл  этого предлагаемый авторулевой содержит фильтр и вычитающее устройство, к первому входу которого подключен датчик yrповой скорости, а ко второму выход моде IИ угловой скорости судна, выход вычитающего устройства через фильтр подключен к четвертому входу усилител  мощности. На чертеже изображена блок- хема , предлагаемого устройства. Авторулевой содержит блок 1 угла рассогласовани  по курсу, датчик 2 угловой ско рости судна, датчик 3 угла перекладки рул , фильтр 4, рычитающее устройство 5, модель угловой скорости судна, усилитель мощноети 7. Выход блока 1 угла рассогласовани  по курсу соединен с первым входом усилител  7 мощности. .Один из выходов датчика 3 перекладки рул  соединен с входом усилител  7 мощности, а другой - ic входом модели б угловой скорости судна. Один из выходов модели 0 угловой скорости судна соеединен с входом усилител  7 моеаности, дру|гой - с первым входом вычитающего , ройства 5.Ко второму входу вычитающего устройства подключен выход датчика 2 угло. Ьой скорости судна. Выход вычитающего устройства подключен к входу усилител  7 мощности через фильтр 4. Устройство работает следующим образом. При отклонении судна от заданного курса на выходе усилител  мощности формируетс  сигнал, управл ющий рулэвым приводом. Руль начинает отклон тьс , а под действием отклрненного рул  по вл етс  углова  скорость судна. В этом случае на выходе модели угловой скорости судна вырабатываетс  сое- тавл юща  угловой скорости судна от управл ющего воздействи  - угла перекладки рул . На выходе вычитающего устройства вырабатываетс  разность сигналов полной угловой скорости судна от датчика угповой скорости судна и сигнала составл ющей угловой скорости от управл ющего воздействи  с выхода модели угловой скорости удна. Эта разность соответствует составл  ощей угловой скорости судна от морского волнени  ( df/dt)(Jt , (df/dt) „ составл юща  угловой скорости судна только . от воздействи  морско го волнени ; -составл юща  угловой скорости судна только от воздействи  угла перекладки рул ; -полна  углова  скорость судна. Если морское волнение отсутствует(((р/й )р sQjfo сигнал на выходе вычитающего уст ройства будет равен нулю. Сигнал с выхода модели угловой скорости судна, кроме того, непосредственно поступает на вход усилите-    мощности. Наличие этого сигнала необходимо дл  обеспечени  требуемого запаса yctтойчивости замкнутой системы {судно-авторулевой-рулевой привод) . На вход усилител  поступает также сигнал от датчика угла перекладки рул , выход вычитающего уст}ройства подключен также к входу усилители мощности через фильтр. Полосу пропускани  фильтра подбирают дл  конкретного типа суаНа такой, чтоб исключить частые перекладки рул  при развитом морском волнении. Такой фильтр позвол ет резко снизить загрузку рулевого привода при сильном волнении на море и соварщенно не измен ет запаса устойчивости системы судно-авторулевой-рулевой привод. На выходе усилител  мощности в результате формируетс  сигнал, управл ющий рулевым приводом ,и обеспечивающий требуемое качество управлени . Предлагаемое устройствопозвол ет управл ть суднол при любой погоде длительное врем . Рулевой привод при этом имеет ограниченную загрузку, что предотвращает его заклинивание, перегрев, повышенный износ и расход энергии. Кроме того, обеспечивае1 с  качество стабилизации судна значительно выше, чем у прототипа, так как в управлении участвует информаци  об угловой скорости судна от возмущающего воздействи  Технико-экономическа  .эффективность выражаетс  в сокращении времени рейса на .3-5% и повышенном сроке экеплуатаиии. рулевых приводов, что может дать экономию около 5 тыс. руб. в год на судно.

Формула

обретени 

Авторулевой, содержащий датчики угла рассогласовани  по курсу,и утла перекладки рул , выходы которых подключены к первому и второму входам усилител  мощ-п нести, датчик угловой скорости судна, модель угловой скорости судна, вход которой подключен к датчику угла перекладки рул , а выход - к третьему входу усилител  мошиоо ти, отличающийс  тем, что, с ц&Лью . повышени  точности регулировани , ав- торулевой содержит фильтр и вычитающее yciv. ройство, к первому входу которого подклк чен датчик угловой скорости, а ко второму-, выход модели угловой скорости судна, выход

вычитающего устройства через фильтр по/ ключей к четвертому входу усилител  мощности .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство

№ 460535, М. Кл. Q О5 D 1/00. 1973.

2.Техническа  энциклопеди  Автоматизаци  i производства и промыщленна  электроника , т. 4 Mi, 1965 г., стать . Г. Э. Шлефа Управление подводными объектами автоматическое

СССР

3.Авторское свидетельство ,№ 460534, М. Кл . Q O5D 1/00,1973

(прототип).