Автоматическая система управления силовым приводом судового руля

СОЮЗ СОВЕГСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 691 (11) А а) В 63 Н 25 04 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й инсти ьство СССР 1970..Вф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) АВТОМАТИЧЕСКАЯЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ПРИВОДОМ Спо авт.св. У 288581, о щ а я с я тем, что, с целью оптимизации динамических свойств в условиях действия значительных по величине возмущений, она снабжена последвательно соединенными блоком вычитания, дополнительным преобразователем, дополнительным дешифратороми блоком коммутирующих ключей, выходкоторого подключен ко второму входудрфференцирующего устройства, а двавхода блока вычитания соединенысоответственно с выходами суммирующего н дифференцирующего устройства.Изобретение относится к технике автоматического регулирования, а имен но к системам автоматического управления движением судов.По основномо авт,св, Р 288581 известна автоматическая система управления силовым приводом судового руля, содержащая датчик курса, дифференцирующее устройство, интегрирующее устройство, датчик обратной свя зи, суммирующее устройство, усилитель и исполнительные механизмы, а также широтно-импульсный модулятор, вход которого подключен к выходу суммирующего устройства, а выход соеди нен с входом усилителя, и включающий в себя аналого-цифровой преобразователь, блок определения фазы сигнала, дешифратор, блок формирования длительности импульса, схемы сов падений и электронные ключи.Данная система управления за счет последовательного включения, между суммирующим устройством и усилителем с исполнительными механизмами широт но-импульсного модулятора обладает улучшенными динамическими свойствами в условиях действия относительно небольших по амплитуде возмущений И ,Однако такая система управления ЗО за счет формирования в ней широтно- модулированного импульса, воздейс 1- вующего на усилитель с исполнительны" ми механизмами в функции трех составляющих сигнала ошибки и сигнала обратной связи с неизменным коэффициен том при диФференциальной составляющей, характеризуется низкими динамическими свойствами при действии значительных по величине возмущений,Цель изобретения - оптимизация динамических свойств системы автома" тического управления силовым приво." дом судового руля при действии зна" чительных по величине возмущений,45Поставленная цель достигается тем, что автоматическая система управления силбвым приводом судового руля, содержащая датчик курса, дифференцирующее устройство, интегрирующее устройство, датчик обратной связи, суммирующее устройство, усилитель и исполнительные механизмы, а также широтно-импульсный модулятор, вход котОрого подключен к выходу суммирующего устройства, а выход соединен с входом усилителя, и включающий в себя аналого-цифровой преобразователь,блок определения фазы сигнала, дешифратор, блок формирования длительности импульса, схемы совпаденийи электронные ключи, снабжена последовательно соединенными блоком вычитания, дополнительным. преобразователем,дополнительным дешифратором и блокомкоммутирующих ключей, выход которогоподключен к второму входу дифференцирующего устройства, а два входаблока вычитания соединены соответственно с, выходами суммирующего и дифференцирующего устройств.На чертеже схематично представленаблок-схема автоматической системыуправления силовым приводом судовогоруляа фСистема содержит датчик 1 курса,дифференцнрующее устройство 2, интегрирующее устройство 3 и датчик 4обратной связи, выходы которых соединены со входами суммирующего устройства 5, Выход суммирующего устройства 5 соединен со входом широтно-импульсного модулятораб, выход которогозаведен на вход усилителя 7, Выходусилителя 7 подключен к исполнительным механизмам 8. Широтно-импульсныймодулятор 6 включает в себя аналогоцифровой преобразователь 9, блок10 определения Фазы сигнала, дешифратор 11, блок 12 формирования длительности импульса, схемы 13 и 14совпадений и электронные ключи 15-18.Система содержит также устройство19 автоматической коррекции коэффициента передачи по дифференциальнойсоставляющей, входы которого подключены соответственно к выходам суммирующего 5 и дифференцирующего 2устройств, а выход соеДинен с вторым входом дифференцирующего устройства 2.Устройство коррекции состоит из последовательно соединенных схемы 20 вычитания, дополнительного преобразователя 21 аналог - код, дополнительного дешиФратора 22 и блока 23 коммутирующих ключей.Блок 23 коммутирующих ключей представляет собой набор двухпозиционныхэлектронных ключей, количество которых определяется шагом квантованияпо уровню сигнала с выхода схемы 20вычитания в преобразователе 21 аналог кодНазначение блока 23 состоит в управлении коэффициентом усиления оконечного каскада дифференцирующего3 11027устройства 2 посредством измененияглубины его отрицательной обратнойсвязи. При этом изменяется коэффициент передачи К всего дифференцирующего устройства 2, а следовательно,и вес дифференциальной составляющейв сигнале ошибки,Система работает следующим образом,При отклонении суднаот курса сигналы с датчика 1 курса, дифференцирующего 2 и интегрирующего 3 устройств, а также с датчика 4 обратной связи алгебраически складываютсяна суммирующем устройстве 5. Суммарный сигнал с устройства 5 поступаетна аналого-циФровой преобразователь9 и блок 10 определения Фазы сигнала. На выходе аналого-цифровогопреобразователя 9 в дискретные момен ты времени, определяемые периодомквантования Т, формируется значениесигнала ошибки в цифровом виде, которое передается на дешифратор 11. Сдешифратора 11 дешифрованный сигнал 25поступает на блок 12, в которомформируется длительность импульса,поступающего на схемы 13 и 14 совпадений. На вторые входы схем 13 и 14совпадений подается разрешающий либо щзапрещающий потенциал с блока 10 определения фазы сигнала ошибки. Такимобразом, широтно-модулированный импульс проходит .только через одну изсхем совпадений и открывает в одномслучае электронные ключи 15 и 18, а вдругом - 16 и 17. Сигнал с электронных ключей поступает на усилитель 7и воздействует на исполнительные механизмы 8, которые осуществляют .не-.обходимую перекладку руля.Оптимизация динамических свойствсистемы управления силовым приводомсудового руля в условиях действиязначительных по величине возмущенийосуществляется следующим образом,ляющего блоком 23 ключей. Выход блока 23 ключей соединен с вторым входом дифференцирующего устройства 2. В зависимости от того, какой из электронных ключей 23 блока оказывается открытым, измейяется коэффициент усиления оконечного каскада дифференцирующего устройства 2, а следовательно, и величина сигнала на его выходе. Таким образом, производится масштабирование дифференциальной составляющей сигнала ошибки или изменение коэффициента передачи К 2 устройства 2,В случае значительной доли дифференциальной составляющей в суммарном сигнале, т.е. малых значений раэностного сигнала на выходе схемы 20 вы" читания, последний после обработки его на дополнительном нреобразователе 21 аналог-код и дешифраторе 22 через блок 23 коммутирующих ключей приводит к изменению коэффициента передачи сигнала с дифференцирующего устройства 2 в сторону его уменьшения. При значительной величине сигнала на выходе схемы 20 вычитания все устройство 19 автоматической коррекции работает таким образом, что коэффициент передачи сигнала с дифферен цирующего устройства 2 возрастает. Формирование широтно-модулированного импульса, воздействующего на усилитель с исполнительными механизмами, рри этом производится в функции трех составляющих сигнала ошибки и сигнала обратной связи с переменным в зависимости от условий плавания коэффициентом при дифференциальной состав. пяющей, а именно М фМ Суммарный сигнал с выхода устройства 5 поступает на первый вход схемы 20 вычитания, где иэ его абсолютного значения вычитается абсолютное 50 значение сигнала с выхода дифференцирующего устройства 2, подаваемого на ее второй вход. Разностный сигнал с выхода схемы 20 вычитания подается на вход дополнительного преобразова теля 21 аналог-код, с выхода которого в.цифровом виде поступает на вход дополнительного дешифратора 22, управо1- суммарный сигнал,Я .длительность ши- ротно-модулированного импульса,ь - отклонение суднаот курсаотклонение пераруля от нейтрали 1- текущее времяЖ - коэффициент широтной модуляции,М 1, Л 1- постоянные коэффициенты,1102715 Составитель С,СаблинТехред Т. Маточка Корректор Ю.Макаренко Редактор Н.Киштулинец Заказ 4892/11 Тираж 45 Ь ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 К(ь - автоматически перестраиваемый в зависимости от усло-,вий плавания коэффициент при дифференциальной составляющейЙ - разностный сигнална выходе схемы 20вычитания.Функциональная связь К и Ь прямо . пропорциональная,т,е; К Ь: К "4,3 где К - постоянный коэффициент.Технический эффект изобретения состоит в том, что при движении по заданному стабилизированному курсу в условиях значительного волнения автоматически снижается коэффициент передачи дифференциальной .составляющей сигнала ошибки, что приводит к О уменьшению как величин перекладокпера руля, так и количества включенийрулевой машины, В результате уменьша"ется гидродинамическое сопротивлениедвижению судна и его рыскание, чтоприводит к экономии ходового времении повышению точности удержания накурсе. Устраняется перегрузка рулевоймашины, что позволяет использоватьавтоматическое управление движениемсудна при значительном волнении,Экономический эффект определяется уменьшением ходового времени и какследствие уменьшением расхода горючего в результате снижения гидродинамического сопротивления движению судна .за счет уменьшения его рыскания и кладок руля, а также увеличением срока службы рулевой машины.