Задатчик курса судна с прогнозированием

О П И"САН-И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советскии Социалистицеских Республик. св влено 08.12.76(21) 2428066/27-1 2) М. К 63 В 49/О с присоединением заявк осударствеииыи комитетСовета Министров СССРоо делам изооретеиийи открытий 23) ритет(45) Дата опубликования описания 605.(72) Авторы изобретен Э. Шлейер, С. К. Чинакал, Л, Е. Эпштейн и Ж. О. Валь а Ленина институт проблем управлении АН СССР(54 ) ЗАДАТЧИК КУРСА СУДНА С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ обласвленияуправл п уавто ижны курсо ьтра, другои вход кото- чику угловой скорое н авлена функциональц:я и К ие точ вляется иработы моря.Цельжен блосудна, пока углаГОМУ ВХ снаборости датчик дру те,1 51 и достигается тем, чт ом моделирования дключенным входом ерекладки руля, а в ду нелинейного пр задатчи гловой ск к выходу ХОДОМеобразова и т 5 Изобретение относится к ти ол матического и ручного упра подв ми объектами, в частности ения м морского судна.Известен задатчик курса с прогнозированием, содержащий индикатор предсказанного значения курса, к входу которого подключен выход сумматора, один и другой входы которого подключены соответственно к выходам датчика курса и нелинейного преобразователя, один из входов которого подключен к выходу фильтра, датчик угловой скорости судна и датчик угла перекладки руля 1.Недостатками известного задатчика являют ся его низкие точность и стабильность при волнении моря из-за влияния внешних возмущений, уровень которых в ряде случаев превышает уровень текущего сигнала отклонения судна от курса.Целью изобретения я овышен ности и стабильности 1 РИ ВОЛНЕНИИ одному из входов филрого подключен к датНа чертеже предстсхема задатчика.Задатчик курса судна с прогнозирование;включает датчиккурса судна, соединенныйвыходом с Одним из ВходоВ сукматора 2,другому и третьему входам которого подключены Выхоы пели нечного преобразовтл 11и фильта 4. Выходы преобразователя 8 подключены соответственно к выходам фильтра 4и блока 5 моделирования угловой скоростисудна. Выход блока 5 подключен также к одному из входов фильтра 4, другой вход которого соединен с выходом датчика 6 угловой.корости судна,Вход блока 5 подключен к датчику 7, углаерекладки руля. К выходу сумматора 2 подлючен индикатор 8 предсказанного значениякурса.Устройство работает следую 1 цим образом.При необходимости изменить курс суднарулевой перекладывает руль в требуемом направлении, при этом на выходе датчика 7 углаперекладки руля вырабатывается напряжение,ропорциональное углу перекладки руля, кгорое поступает на вход блока 5 моделиро 1:.формула изобретения ния угловой скорости судна, выполненный в виде специализированной электронной вычислительной машины, на которой набраны дифференциальные уравнения углового движения суд на. На выходе блока 5 будет вырабатываться напряжение, пропорциональное составляющей угловой скорости судна от управляющего воздействия, отклоненного от диаметрали (балансировочного угла) руля.От воздействия отклоненного от балансировочного угла ргя судно начнет входить в циркуляцию, при этом на выходе датчика 6 угловой скорости судна вырабатывается напряжение, пропорциональное полной угловой скорости судна (включающее составляющую от внешних возмущений и составляющую от управляющего воздействия) . Напряжение с датчика 6 поступает на вход фильтра 4. На второй инверсный вход фильтра 4 поступает сигнал оценки угловой скорости с блока 5. Назначение фильтра - ослабить (исключить) высокочастотную составляющую полного сигнала угловой скорости и компенсировать низкочастотные отклонения оценки угловой скорости судна, зырабатываемые блоком моделирования угловой скорости судна от полной угловой скорости, вырабатываемой. датчиком 6. Возможна иная реализация фильтра, например в виде ограничителя уровня выходного сигнала по амплитуде. В этом случае сигнал на выходе фильтра позволяет учитывать только слабые возмущения, т. е. назначение фильтра 4 - резко ослабить в полном сигнале угловой скорости судна составляющую от возмущения морского волнения при неспокойном море. Исключение высокочастотных возмущений или ограничение большого уровня составляющей угловой скорости судна от морского волнения необходимо, чтобы обеспечить возможность матросу - рулевому эффективно использовать предлагаемый прибор при значительном морском волнении, повысить стабильность и точность показаний индикатора 8 (исключить многократные отключения прибора, связанные с рысканием судна).Оценка угловой скорости судна блока 5 моделирования угловой скорости судна поступает на вход нелинейного преобразователя 3, на другой вход которого поступает сигнал для компенсации низкочастотных отклонений оценки угловой скорости от истинного значения.На выходе нелинейного преобразователя 3 формируется напряжение, пропорциональное приращению курса, которое поступает на один из входов сумматора 2, на другой вход которого поступает сигнал текущего курса с датчика 1. На выходе сумматора 2 формируется предсказанное значение курса. Для повышения точности формирования предсказанного значения курса на вход сумматора 2 поступает сигнал с выхода фильтра 4. Сигнал с выхода о 15 ю 25 зо 35 40 45 50 сумматора 2 поступает на индикатор 8 предсказанного курса.При перекладке руля на индикаторе 8 вырабатывается величина будущего курса судна при условии, что матрос-рулевой, начиная с данного момента, приступит кодерживанию судна путем перекладки руля с максимальной скоростью в обратную сторону.Внешнее возмущение при этом сказывается незначительно, так как основным является сигнал оценки угловой скорости от блока 5, а сигнал полной угловой скорости судна от датчика 6 используется только для коррекции и повышения качества процесса стабилизации цри спокойном море или наличии слабого волнения.Наличие сигнала оценки угловой скорости и сигнала полной угловой скорости, прошедшей через фильтр, позволяет использовать также этот прибор при стабилизации судна в случае волнения. Действительно, если предсказанное значение курса будет уходить от заданного, то матрос-рулевой получает информацию о том, что спустя некоторое время судно окажется на новом направлении. В этом случае матрос- рулевой должен отклонять руль до тех пор, пока предсказанное значение курса не начнет убывать.Работа задатчика в режиме стабилизации курса судна отличается только тем, что на индикаторе 8 вырабатывается будущее отклонение судна от курса, вследствие морского волнения. Если величина будущего отклонения достигает, либо превышает допустимую величину отклонения судна от заданного курса, то рулевой должен отклонить руль на такую величину, при которой предсказанное значение курса совпадает с заданным значением. Задатчик курса с прогнозированием, содержащий индикатор предсказанного значения курса, к входу которого подключен выход сумматора, один и другой выходы которого поключены соответственно к выходам датчика курса инелинейного преобразователя, один из входовкоторого подключен к выходу фильтра, датчикугловой скорости судна и датчик угла перекладки руля, отличающийся тем, что, с цельюповышения точности и стабильности при волнении моря, он снабжен блоком моделирования угловой скорости судна, подключеннымвходом к выходу датчика угла перекладки руля,а выходом - к другому входу нелинейного преобразователя и одному из входов фильтра,другой вход которого подключен к датчикуугловой скорости.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР505156,кл. В 63 В 39/14, 16.07.74,610721 Составитель Г. КорневаТехред О. Луговая Корректор И. Гоксич Тираж 56 Подписное Редактор О. ТоргашеваЗаказ 3077/13 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная. 4