Автоматическая система управления силовым приводом судового руля

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ ТВУ Союз СоветскнхСоцналнстнческнхРеспубпнк73291 1(23) Приоритет во делам изабратевий н открытка(53) УДК 629.12. .014.6 (088.8) Дата опубликования описания 30,05.80(72) Авторы изобретения О. Г. Цыганков и И. С, Некрасов Курский политехнический институт(54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ПРИВОДОМ СУДОВОГО РУЛЯ 1Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а именно к . системам автоматического управлениядвижением судов, и является усовершенствованием известного устройстваописанного в авт. св, % 288581.По авт. св. М 288581 известна автоматическая системе управления силовымприводом судового руля, содержащая датчик курса дифференцирующее устройство,интегрирующее устройство, датчик обратной связи, суммирующее устройсгво, усилитель и исполнительные механизмы, атакже широтно-импульсный модулятор,вход которого подключен к выходу суммирующего устройства, а выход соединен со входом усилителя, и включающий в себяаналого-цифровой преобразователь, блокопределения фазы сигнала, дешифратор,блок формирования длительности импульса, схемы совпадений и алектронные клк- чи.Данная система управления за счетпоследовательного включения между 2суммирующим устройством и усилителем с исполнительными механизмами шнротноимпульсного модулятора обладаег улу шенными динамическими свойствами прн неизменной частотедействующих возмущеннйОднако такая система управления за счет использования в ней неуправляемого широтно-импульсного модулятора с фйксированным периодом квантования обладает низкими динамическимн свойстввмн в условйях действия возмущений с переменной частотой.Действительно, в условиях изменяюшихся параметров волнения и ветра ипрежде всего их частотного спектра принеизменной настройке автоматической системы упраыейня"силовьпю"приводом судо вого руля снижается ее зффективностьпо уменьшению потерь ходового времении Точностй удержании судна на курсе.Это имеет место за счет роста ги,щюдинамического сопротивления движению суд15Для достижения указанной цели в автоматическую систему управления силовымприводом судового руля введены последовательно соединенные амплитудно-импульсный детектор, дополнительный преобразователь аналог-код, дополнительный дешифратор, блок коммутирующих ключей и управляемый генератЬр импульсов, выход кокоторого подключен ко второму входуаналого-цифрового преобразователя широтно-импульсного модулятора, а вход амплитудно-импульсного детектора связан с .выходом блока формирования длительности импульса.На чертеже представлена блок-схемаавтоматической системы управления силовым приводом судового руля,Система содержит датчик курса 1,дифференцирующее устройство 2, интегрирующее устройство 3 и датчик обратнойсвязи 4, выходы которых соединены совходами суммирующего устройства 5,Выход суммирующего устройства 5 соединен со входом широтно-импульсного модулятора 6, выход которого заведен навход усилителя 7 . Выход усилителя 7подключен к исполнительным механизмам8. Широтнимпульсный модулятор 6 включает в себя аналого-цифровой преобразователь 9, блок определения фазы сигнала 4510, дешифратор 11, блок формированиядлительности импульса 12,схемы совпадений 13 и 14 и электронные ключи 1518. Система также содержит устройствокоррекции 19, вход которого подключенк выходу блока формирования длительнос.ти импульса 12; а выход соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 9, Устройство коррекции состоитиз последовательно соединенных амплитудно импульсного детектора 2 О, дополнительного преобразователя аналог-код21, дополнительного дешифратора 22, блока коммутирующих ключей 23 и управ 3 7372 на при неоправданно больших и частых перекладках руля. Кроме того, при этом не исключена перегрузка рулевой машины что также уменьшает возможность использования автоматического управления в5 различных условиях плавания, поэтому при сильном волнении на море обычно переходят с автоматического на ручное управление курсом судна.Целью изобретения является оптими О зация динамических свойств системы автоматического управления в условиях действия сильных возмущений с переменной частотой,91 фляемого генератора импульсов 24, Система работает следующим образом.При отклонении судна ют курса сигналы с датчика курса 1, дифференцирующего 2 и интегрирующего 3 устройств, а также с датчика 4 обратной связи алгебраически складываются на суммирующем устройстве 5, Суммарный сигнал с устройства 5 поступает на аналого-цифровой преобразователь 9 и блок определения фазы сигнала 10. На выходе аналогоцифрового преобразователя 9 в дискрет ные моменты времени, определяемые периодом квантования Т, (частотой генератора), формируется значение сигнала ошибки в цифровом виде, которое передается на дешифратор 11. С дешифратора 11 дешифрованный сигнал поступает на блок 12, в котором формируется длительность импульса, поступающего на схемы совпадений 13 и 14. На вторые входы схем совпадений 13 и 14 либо подается разрешающий, либо запрещающий потенциал с блока определения фазы сигнала ошибки 10. Таким образом широтно-модулированный импульс проходит. только через одну из схем совпадений и открывает в одном случае электронные ключи15 и 18, а в другом - 16 и 17. Сигнал с электронных ключей поступает на усилитель 7 и воздействует на исполнительные механизмы 8, которые осуществляютнеобходимую перекладку руля.Оптимизация динамических свойств системы управления в условиях действиявозмущений с изменяющейся частотой осуществляется следующим образом.Широтно-модулированный импульс свыхода блока формирования длительности12 поступает на вход амплиту.що-,импульсного детектора 20, на выходе которого формируется при этом сигнал ввиде определенного значения потенциала,поступающего далее на вход дополнительного преобразователя аналог-код 21. С выхода преобразователя 21 сигнал, соот ветствующий длительности сформированного импульса, в цифровом виде поступает на вход дополнительного дешифратора 22, управляющего блоком ключей 23, который коммутирует реактивные элементы управ-ляемого генератора импульсов 24. Выходуправляемого генератора импульсов 24соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя 9 и определяетпериод квантования всего широтно-импульсного модулятора 6.В случае повторяющихся, значительныхкладок руля, т. е, больших длительностей1 НИИПИ Заказ 2584/1 Тираж одп ясно ППП фПатент", г. Ужгород,ф ектная,5 7372импульсов с блока формирования 12, навыходе амплитудно-импульсного детектора 20 формируется такой потенциал. который после обработки его на дополнительном преобразователе аналог-код 21,и дешифраторе 22 через блок коммутирующих ключей 23 приводит к перестройке частоты генератора 24, и, следовательно, частоты квантования широтно-импульсного модулятора 6.оПри однократных, т. е. первичных,весьма значительных или весьма малыхкладках руля, изменение частоты квантования не происходит, что обеспечивается соответствующим подбором постоянныхвремени цепей заряда и разряда амплитудно-импульсного детектора,Таким образом оказывается возможным оптимизировать систему в условияхдействия возмущений с переменной час- щототой, и, следовательно , сократить сопро 91",6тивление движению судна и повысить экономичность рейса.формула изобретенияАвтоматическая система управления силовым приводом судового руля по авт. св, Мо 288581, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью оптимизации динамических свойств системы в условиях действия возмущений; с переменной частотой, оно содержит последовательно соединенные амплитудно-импульсный детектор, дополнительный преобразователь аналог-код, дополнительныйдешифратор, блок коммутирующих клкчей и управляемый генератор импульсов,выход которого подключен ко второмувходу аналого-цифровога. преобразователя широтно импульсного модулятора, авход амплитудно-импульсного детектора связан с выходом блока формированиядлительности импульса.