Способ управления курсом речного судна
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 758902
Автор: Шлейдер
Текст
Союз Советских Социалистических Республнк.78 121) 2 0104/18-24 аявки Йо 05 0 1/О Государственный комитет СССР по делам нзабретеннй н открытий(23) Приорите тень М 33 Опубликовано 070981, Бю Дата опубликования описан 3) УДК 62-5(72) Авторизобретения Г.Э. Шлейер на Ленина институт проблем управления) аявитель РАВЛЕНИЯ КУРСОМ РЕЧНОГО СУД(54) СПОС щий курс суднаперекладки руобразованияго) угловогораведлива толй скорости хоины пе ехо а Ек теку угол ость (1) дсказанн судна с сированн ной велия.удуще- покоа иудна Изобретение относится к области управления движением подвижными обь ектами, в частности, управления угловым движением речного судна.Существующие способы ручного управления угловым движением судна с использованием сигнала угла курса получили широкое распространение в настоящее время 11.1При управлении крупнотоннажными судами рулевой перекладывает руль в нужном направленчи и, не доходя до заданного направления движения судна, производит обратную перекладку руля,Недостатком такого способа управления является трудность определения момента обратной перекладки руля.В авторулевых типа "АБР" в режимЕ ручного управления для повыаения качества ручного управления момент начала сдерживания Формируется по сумме двух сигналов2тек "о.с 4 О) где Кр - коэФФициент обратной связи, перестраиваемяй взависимости от скорости хода судна;3 Зависим б 5оложения и ьдля Фик оконкрет ч р д спо курсу.С целью устранения этого недостатка был предложен способ управления курсом морского судна, в котором принята следующая стратегия управления при переходе на новый курс:перекладывают руль с максимальной скоростью в сторону заданногоповорота судна;в момент, когда алгебраическаясумма сигналов текущего курса угловой скорости судна (с переменнымвесовым коэффициентом) и угла перекладки руля (также с переменным весовым коэффициентом) достигает величины требуемого (будущего) углакурса, перекладывают руль в обратную сторону с максимальной скоростью;затем формируют сигнал для определения второго момента времени,когда нужно изменить знак скорости О перекладки руля, когда алгебраичес 758902где 0 текущий угол поворота судна;угол перекладки руля; 55коэффициенты, зависящие отскорости хода судна, глубины под килем, осадки судна, угла дифферента; К1- производная по времени.дебд 1 Тогда процесс поворота речного судна на заданный угол можно представитьдля подавляющего числа возможных рекая сумма сигналов, образующих нредсказанное значение курса, начнетубывать и станет меньше заданного(будущего) значения курса 2.Рассмотренный способ ручного уп.равления весьма эффективен при управлении морскими судами и оказывается совершенно неприемлемым приуправлении поворотом ручного судна.Способ ручного управления, принятый нами в качестве прототипа,невозможно использовать без коррекции приведенной выше стратегии управления при управлении речным судном. Это объясняется тем, что началоповорота речного судна обычно задаютпроизвольным, но небольшим углом отклонения руля от нулевого положения,а одерживание (выход) на новое направление движения судна осуществляют также путем обратной перекладкируля на какое-то постоянное значение, Ща нс перекладкой руля с максимальнойскоростью. При таком управлении формирование моментов переключения рулевого привода должно быть доопределено что представляет значительныетрудности.Иная стратегия управления речнымсудном объясняется существенным отличием динамических характеристикуглового движения речного судна посравнению с морским судном,Неустойчивость углового движенияприсуща всем плоскодонным судам. Вслучае же управления речным судномналичие этого явления усугубляетсяеще и тем,. что рулевое управлениеречного судна обычно оборудовано неследящим рулевым приводом, как этосделано на большинстве морских судов,а интегрирующими приводами,т.е,:уголотклонения рукоятки рулевого интерва- ф)ла пропорционален скорости перекладки руля, а не углу перекладки руля.Для рабочих диапазонов измененияугловой скорости процесс набораугловой скорости речного судна можно представить в динамике интегрирующим звеном первого порядка;жимов эксплуатации в виде трех пос -ледовательно включенных интегра 1 сроэ СУь = К 40 ) где К 069. ПЕДВкл где К - весовой коэффициент; Ю - угловая скорость судна; коэффициент, эависящииот скорости хода судна,осадки судна, глубиныпод килемМО = -- скорость перекладки руНля (угол отклоненияштурвала),Как известно, управление даже двумя последовательно включенными интеграторами представляет определенную трудность, тем более сложно управление направлением движения речного судна, т.к. необходимо управлять тремя последовательно включенными интеграторами (3). Судоводитель отклоняет рулевой штурвал изадает тем самым скорость перекладки руля, Угол отклонения руля пропорционален интегралу от угла отклонения рулевого штурвала по времени,а угловая скорость судна пропорциональна двойному интегрированию углаотклонения рулевого штурвала по времени, а угол поворота судна - тройному интегралу угла отклонения рулевого штурвала по времени,В то же время процесс переходаморского судна на новый курс приотклонении рулевого штурвала обычноможет быть описан как произведениеинерционного звена на одно интегрирующее, т.е. при разработке стратегииуправления угловым движением речногосудна необходимо учесть это существенное отличие.Целью изобретения является повышение точности и.безопасности управления.Поставленная цель достигается тем,что в способе управления курсом речного судна путем осуществления впервый момент времени перекладкируля на угол, определяемый скоростью судна и заданным углом поворота, осуществления во второй моментвремени обратной перекладки руля, ав третий момент времени сведенияугла перекладки к нулю дополнительноопределяют угловую скорость судна исоответствующее ей прогнозируемоеприращение угла поворота судна и осуществляют обратную перекладку руляв момент, когда сумма текущего углаповорота и прогноэируемого приращения угла поворота судна равна заданному углу поворота, причем величинуугла обратной перекладки руля определяют согласно зависимости/ - ; .1 скР)с 1 суднаи еле .го угол пворотагбратной перекладки руляулеьшают до нуля при достижении угловой скоростьюнулевого значения.5Редлагаемы способ поясняетсяертежом, на котором представлен вкачестве примера процесс переходаречного судна на новое направлениецвижения - переход с курса р наФасадНа фиг, 1 приведена зависимостьугла перекладки руля д = Г (уголперекладки руля задает судоводитель),На фиг. 2 приведена зависимость изменения угловой скорости судна во времени Ю=%Ни углового поворота суднаво времени Ч в функции угла перекладки руля.Рассмотрим процесс управления сиспользованием предложенного способа 20(на примере процесса перехода речногосудна по курсу, приведенного нафиг. 1,2),В случае необходимости изменениянаправления двихения судна с куРса 25до курса 9 ад =Чпредск перекладывают руль в требуемом направлении (в нашем случае руль переложен+5 С) и остается переложеннымдо момента времени с., который является вторым моментом времени переключения.В интервале времени О-г угловаяскорость судна растет пропорционально углу перекладки руля (которыйпостоянен) и времени (на фиг, 2 угловая скорость обозначена пунктирнойлинией).Для определения второго момента времени переключения угла перекладки руля(в нашем случае с ) формируют сиг-" 40нал, пропорциональный предсказанномузначению будущего угла поворота судна, если в момент времени гначатьпроцесс одерживания судна; овр.перел 50 где К - весовой коэффициент;(в - угловая скорость судна;линейная скорость судна,после чего угол поворота обратнойперекладки руля уменьшают до нуляпри достижении угловой скоростьюнулевого значения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Савченко Н.С., Анненков Н,П.Бортовая система управления БСУ-:3 П,М"Транспорт," 1974, с, 64.2, Шлейер Г.Э. Прогнозированиекурса судна-,"Судостроение", У 12,1976, с. 27-29 (прототип). 45прел.,= (" +прв,ск 8), (.4) где Ч 1) - курс судна в момент времени г,приращение курса в момент врелени г .Величину обратной перекладки руля определяют по совпадению сигнала уг ла перекладки руля с сигналом пропорциональным (5): Ю =К ) - а ,6, окр.перекл - 2 Ю ( а 60 С момента времени с , когда выполнено условие (6), руль остается вотклоненном положении, угловая скорость судна уменьшается пропорционально времени и в момент времени достигает нулевого значения.Возвращение руля в нулевое положение произво,цят в момент, когда угОРг.звая скорость в= 0 (в нашем слудчае это соответствует времени с=,В момент времени с ) с судно выш 3 ло на новое направление движения Использование предложенного способа позволит сэкономить расход топлива на 2-3, сократить время перехода на новое направление движения без перерегулирования, т.е, без дополнительной потери времени и скорости хода судна, сократить процесс обучения судоводителей и повысить безопасность плавания. Формула изобретения Способ управления курсом речного судна путем осуществления в первый момент времени перекладки руля на угол, определяемый скоростью судна и заданным углом поворота, осуществления во второй момент времени обратной перекладки руля, а в третий момент времени сведения угла перекладки руля к нулю, о т л и ч а ющ и й с я тем, что с целью повышения точности и безопасности управления, определяют угловую скорость судна и соответствующее ей прогнозируемое приращение угла поворота судна и осуществляют обратную перекладку руля в момент, когда сумма текущего угла поворота и прогнозируемого приращения угла поворота судна равна заданному углу поворота, причем величину угла обратной перекладки руля определяют согласно зависи- мости;остав .ехред едактор О. Стенин каэ 6747/64 ВНИ 113035,илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 940 П Государственного комитет елам изобретений и открыт сква, Ж, Раушская наб исноеССРд. 4/5
СмотретьЗаявка
2700104, 13.12.1978
ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ШЛЕЙДЕР Г. Э
МПК / Метки
МПК: G05D 1/00
Опубликовано: 07.09.1981
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-758902-sposob-upravleniya-kursom-rechnogo-sudna.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ управления курсом речного судна</a>
Предыдущий патент: Ускоряющая секция
Следующий патент: Способ получения электромагнитного излучения
Случайный патент: Безэлеваторная система водяного отопления многоэтажного здания