Система регулирования

Союз Советсмик Социапистическик Республик(51)М. Кл. С 05 Р 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытнй(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ Изобретение относится к судовой автоматике и может быть использовано, например, в устройствах и системах автоматического управления объек тами, имеющими несколько регулирующих органов, в частности для стабилизации в открытом море курса судна при неуправляемом его дрейфе в горизонтальной плоскости под действием возмущений от ветра и теченияИзвестна система автоматического управления, в которой предусматривается применение в цепи обратной связи интегрирующего конденсатора для изменения величины сигнала обратной связи с целью компенсации на руле несимметричных нагрузок (1. Однако для инерционных объектов регулирования, например судов без 20 хода, практически невозможно аппаратурно реализовать цепь с интегрирующим конденсатором для больших постоянных времени процесса регулирования.25Наиболее близкой к изобретению является система автоматического регулирования, в которой устраняются нежелательные колебания курса судна без хода от воздействия волнения 30 путем включения дополнительных фильтров в цепь формирования управляющих сигналов, содержащую первый элемент сравнения, первый блок формирования управляющего сигнала, усилитель и блок регулирующих органов, подключенный через датчик обратной связи ко второму входу первого блока формирования управляющего сигнала, датчик и первый задатчик и бдок выбора регулирующего органа (2.Однако при произвольном изменении курсовых углов максимальных возмущений от ветра и течения система не обеспечивает заданной точности стабилизации при максимальной мощности всех винтов регулируемого шага и колонок, имеющихся на судне для создания стабилизирующего момента по курсу. Целью изобретения является повышение точности системы. Поставленная цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные второй задатчик и второй блок формирования управляющего сигнала и последовательно соединенные третий задатчик и второй элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения,О третий вход - со вторым выходом датчика обратной связи, первый выход -со входом блока выбора регулирующего органа, а второй выход - со вторым входом второго блока Формирования управляющего сигнала, третийвход которого подключен к выходублока выбоРа регулирующего органа,а выход - к третьему входу первогоблока Формирования управляющегосигнала.На чертеже представлена блок-схема системы, которая содержит датчик1 и первый эадатчикрегулируемогопараметра, например курса судна безхода, соединенные со входами первогоэлемента сравнения 3, подключенного14через. первый блок 4 Формированияуправляющего сигнала и усилитель3 к блоку 6 регулирующих органов,состоящему из ряда регулирующих органов типа винта. регулируемого шага 20и рулевой движительной колонки, воз-.действующих на судно 7, чтобы ста-билизировать заданное значение курса.Ч в условиях неуправляемого изменения параметров продольного (Х) и поперечного (У) дрейфа судна под воздействием возмущения Г, Информация осостоянии регулирующих органов через датчик 8 обратной связи поступаетна вход блока 4 формирования управляющего сигнала.Система также содержит второйэлемент сравнения 9, подключенныйчерез блок 10 выбора регулирующегооргана одновременно ко зходу второго блока 11 формирования управляющего сигнала, котооый также подключен ко второму задатчику 12 и ко второму элементу сравнения 9, а выходблока 11 соединен с первым блоком 4Формирования управляющего сигнала, 40второй элемент сравнения 9 подключенк третьему задатчику 13,Система регулирования работаетследующим образом, С датчика 1 сигнал истинного значения регулируемогопараметра, например курса судна безхода при неуправляемом дрейфе в открытом море, поступает на первыйвход элемента сравнения 3, на вто. рой вод которого для выработки сигнала отклонения подается с задатчика 2 требуемое значение параметрарегулирования.Сигнал отклонения с элемента сравненйя 3 поступает в блок 4 для ФормирМания в соответствии с принятымалгОритмом управления сигнала, содержащего в общем случае также составляющие производной и интеграла. Управляющий сигнал с блока 4 через усилитель. 5 воздействует на блок 6, кото рый вырабатывает требуемое значениемомента стабилизации параметра 9 приизменяющихся под действием возмущения Р параметрах Х и У, Величина инаправление этого момента стабилизаЭто обеспечивается путем Формирования в системе двух взаимосвязанных во времени последовательных управляющих воздействий, вырабатываемых элементом сравнения 9, блоками 10, 11 с использованием двух опорных сигналов от задатчиков 12,. 13 и сигналов, Формируемых в блоках 3, 4, 5, 8,Первое управляющее воздействие Формируется в цепи, состоящей из элемента 9 и блока 10, с выхода которого снимается сигнал на второй вход блока 6.формирование этого управляющего воздействия обусловлено решением следующей логической задачи включения в работу органов блока 6: 0 Ърнф д Р дф,где п 1. - последовательность сигкналов на включение(к + 1)-га, блока б приработе в данный моментвремени всех (К+1)органов по стабилизациипараметра ЧдЧ- значение ошибки стабилизации при работе всехпредыдуших органов;заданное значениеошибки;И - число всех органов,имеющихся на судне 7в блоке 6 для стабилизации параметра Ч .Значение ошибки дЧФормируется в элементе сравнения 9 с учетом сигнала, поступающего со второго выхода датчика 8 обратной связи, соответственно по числу (к - 1) включенных в данный момент времени органов управления блока 6, и сигнала текущего значения ошибки дЧ с элементаравнения 3Этот сигнал д.поступает в блок 10 и сопоставляется дно ции контролируются в системе датчиком обратной связи, сигналы с которого поступают на второй вход блока 4, обеспечивая требуемое качество стабилизации при одновременной работе всех регулирующих органов блока 6.В предлагаемой системе автоматического регулирования разработан новый принцип использования регулирующих органов блока 6, обеспечивающий достижение заданной точности стабилизации параметра Ч при всех значениях возмущения Р до Ри во всем диапазоне его .углов встречи с судном, Причем, в соответствии с поставленной целью изобретения точность стабилизации параметра 9 достигается путем соответствующего дополнительного управления работой блока 6 при уменьшении потребляемой его органами энергии.с величиной желаемой (заданной) ошибки д 9, устанавливаемой в задатчике 13, При дЧ,дЮ, на вйходе блока 10 сигнал управления отсутствует, что означает п=О, и включения нового (к-го) органа не производится. При этом одновременно с второго выхода элемента 9 на блок 11 поступает сигнал запрет, блокирующий выходной сигнал с этого блока на блок 4 формирования управляющего сигнала,Указанная работа блоков 9, 10 и б производится до полного включения в работу имеющихся органов, когда к=И. Если пои этом также не выполняется условие дЧ дЧр, то с выхода элемента сравнения 9 на блок 11 поступает сигнал,разрешающийсяработу системы по второму (иэ двух последонательных управляющих воздействий) уппавляюшему сигналу уже с блока 11. 2 ОЭтот второй управляющий сигнал формируется в блоке 11 с учетом выходного сигнала блока 10 и опорного сигнала с задатчика 12. Величина выходного сигнала блока 11 опреде - ляется уставной задатчика 12, а его знак (плюс или минус) зависит от фазы разрешаюшегоф сигнала с элемента 9,Поступая на третий вход блока 4, ЗО управляющий сигнал блока 11, пройдя через блоки 5, б вызовет разворот в горизонтальной плоскости рулевой движительной колонки, что приведет к появлению продольной составляющей упора колонки навстречу составляющей Р, Разворот колонки формируется датчиком обратной связи путем подачи на блок 4 соответствующего сигнала обратной связи и заканчивается, как только начнет вчполняться условие 40 дЧдЧ по команде с выхода элемейта сравнения 9. После этого система вновь возвоашается к оаботе по оценке условия (1), отключая последовательно с И =И - 1 органы 454управления блока б, тк, один орган а именно рулевая движительная колонка, уже участвует в создании момента стабилизации курса на своем угле разворота Р .50В случае изменения возмущения Р в сторону уменьшения (в т,ч, и до нуля с изменением знака) система возвращает органы блока б в исходное состояние (или изменяет знак создаваемых ими упоров) в последовательности, обратной вьаае укаэанной, т.е. вначале; колонка воэврашается й положение 8 к =О, а затем последовательно отключаются (включаются с другим знаком) остальные органы блока б при непрерывном контролировании выполнения условия ь Ч. д 9.Таким образом, система обеспечивает стабилизацию паоаметра с заданной точностью при одновременном уменьшении энергии, потребляемой блоком регулирующих органов б для компенсации внешнего возмущения Р.Формула изобретенияСистема регулирования, содержащая последовательно соединенные первый элемент сравнения, первый блок формирования управляющего сигнала, усилитель и блок регулирующих органов, подключенный через датчик обратной связи ко второму входу первого блока формирования управляющего сигнала, датчик и первый задатчик, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, блок выбора регулирующего органа, выход которого соединен со вторым входом блока регулирующих органов, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит последовательно соединенные второй задатчик и второй блок формирования управляющего сигнала и последовательно соединенные третий задатчик и втЬ- рой элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, третий вход - со вторым выходом датчика обратной связи, первый выход - со входом блока выбора регулирующего органа, а второй выход - со вторым входом второго блока формирования управляющего сигнала, третий вход которого подключен к выходу блока выбора регулирующего .органа, а выход - к третьему ,входу первого блока формирования управляющего сигнала.Источники информации,принятые во внимание нри экспертизе 1. Патент Франции Р 2110570,кл, С 05 В 1/00, Опублик19 /2. 2, Патент Великобритании Р 1342252, кл. 6 05 О 1/00, опублик,1974.732824 Составитель Л.ЦаплаговаТехред Ж,Кастелевич КорректорМ,шароши актор Н.Вирк каз 1735/ илиал ППП Патент , г.Ужгород, ул,Проектная, 4 37 Тираж 956ЦНИИПИ Государственного кпо делам изобретенийи 13035, Москва, Ж, Раушск Подписноемитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5