Авторулевой

Оп ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пп 842725 Ж(23) Приоритет но делам нзобретений и открытий(54)АБТОРУ 1 ЕБОЙ Изобретение относится к судовой ав.оматике и может быть использованодля автоматизации управления курсом судов и в аналоговых системах управления движением.5Известны авторулевые, предназначенные для маневрирования и стабилизации судов на желаемом курсе, Для этого в указанных авторулевых вырабатывается управляющий сигнал, представляющий собой сумму сигналов отклонения истинного курса от желаемого1 скорости изменения курса и величины угла перекладки руля, и приводящий к перемещению руля в сторону уменьшения величины отклонения истинного курса от желаемого.Так как измерение истинного курса, входящего в управляющий сигнал, при многократных циркуляциях судна затруднительно реализовать в ограниченном линейном диапазоне аналоговых устройств, то обычно формируется непосредственно сигнал отклонения етс 2тинного курса от желаемого с помощью индукционных машин приемника и задатчика курса, включенных по дифференциальной схеме, не позволяющей выделить сигнал истинного курса, Поэтому скорость изменения курса в сигнале управления. получают дифференцированием величины отклонения истинного курса от желаемого 13,Непосредственное использование сигнала скорости изменения угла курса в суммарном управляющем сигнале приводит к излишним срабатываниям рулевого привода, реагирующего в этом случае на незначительные колебания курсового угла, вибрацию корпуса судна, высокочастотные случайные ветроволновые возмущения и другого рода помехи.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяавторулевой, который предусматриваетполучение сигнала скорости изменениякурса с тахогенератора двигателя20 3 8427 следящего привода индукционной машины- приемника курса, Известный авторуле-, вой содержит сельсин-датчик, связанный с сельсином-приемником, фазочувствительный усилитель, двигатель, снабженный редуктором и имеющий тахо- генератор, электрически связанный с усилителем мощности рулевого привода 12.Однако тахометрический скоростной сигнал имеет низкую точность при малых значениях скорости, соответствующих режиму стабилизации судна на желаемом курсе, и содержит погрешности отработки угла электро механическим следящим приводом.Цель изобретения - повышение точности и помехозащищенности авторулеЭта цель достигается тем, что вавторулевой, содержащий последовательно включенные усилитель мощности ирулевой привод с датчиком угла пере 25кладки руля и последовательно включенные вращающиеся трансформаторы - датчик и приемник курса, фазочувствительный усилитель и двигатель, навалу которого установлены тахогенератор, выходом подключенный ко второму30входу Фазочувствительного усилителя,И редуктор, механически подсоединенный к приемнику курса и к дифференциалу кинематически соединенному сзадатчиком курса и датчиком угла рассогласования, введены два интеграторавходами подключенные к выходу приемника курса, и блок вычитания, входыкоторого подключены к выходу датчикаугла перекладки руля и выходу первого40интегратора, а выход - ко второмувходу второго интегратора и ко второму входу усилителя мощности, третийвход которого подключен к выходувторого интегратора и третьему входуФазочувствительного усилителя, атретий вход усилителя мощности подключен к выходу датчика угла рас,согласования,На чертеже изображена блок-схема50авторулевого,Авторугевой состоит из вращающегося трансформатора 1 - датчикаугла курса, вращающегося трансформатора 2 - приемника, Фазочувствительного усилителя 3, двигателя 4, связанного с ротором вращающегося трансформатора 2 через редуктор 5 и стахогенератором б непосредственно,25дифференциала 7, задатчик 8 курса,датчик 9 угла рассогласования, усили 9тель 10 мощности, подключенный к рулевому приводу 1 с датчиком 12 углаперекладки руля, интеграторы 3 и 14и блок 15 вычитания,Авторулевой работает следующим образом.Вращающийся трансформатор 1 - датчик текущего угла курса судна-имеетчетырехпроводную синхронную связьс вращающимся трансформатором(ВТ) 2приемником курса, вследствие чего наего роторной обмотке возникает сигнал разности углов разворота осейроторов вращающихся трансформаторов 1и 2, Этот разностный сигнал являетсясигналом ошибки для электромеханического следящего контура, состоящего изФазочувствительного усилителя 3, двигателя 4 с редуктором 5, через который угол разворота оси ротора ВТ 2приводится в соответствие с углом поворота ВТПри этом сигнал скорости вращениядвигателя 4, получаемый с тахогенератора б, поступает в Фазочувствительный усилитель 3, компенсируя еговходной сигнал, благодаря чему скорость двигателя 4 при отработке сигнала ошибки в начальный момент пропорциональна величине входного сигнала.Одновременно с вращением оси ротора РВ 2 производится разворот однойиз шестерен дифференциала 7. Для задания желаемого угла курса судоводительс помощью задатчика 8 курса разворачивает на соответствующий угол другуюшестерню дифференциала 7, Разностный угол разворота шестерен дифференциала 7 преобразуется в датчике 9рассогласования в пропорциональныйэлектрический сигнал отклонения истинного курса судна от желаемого, который поступает в усилитель 10 мощностирулевого привода 11,Кроме описанного выше электромеханического следящего контура, авторулевой снабжен двумя дополнительными следящими контурами. Первый из них образован замкнутой цепью из элементов ВТ 2, интегратора 13, фазочувствительного усилителя 3 и двигателя 4 с тахогенератором 6 и редуктором 5. В этом контуре выходной сигнал интегратора 13 одновременно является входным сигналом фазочувствительного усилителя 3, пропорциональным текущей5 8427скорости вращения электродвигателя 4,обеспечивающего слежение за истиннымуглом курса судна, Поэтому выходнойсигнал интегратора 13 представляетсобой оценку скорости изменения текуще го курса, высокочастотные составляющиекоторой, т.е. помеха, фильтруютСя засчет постоянных времени следящегоконтура, включающих в себя постояннуювремени интегратора 13 и постояннуювремени замкнутой цепи из фазочувствительного усилителя 3, двигателя 4 итахогенератора 6, образующей электромеханический интегратор. Причем наточность полученной оценки скорости 15не влияет скорость задания желаемогокурса, как это имело бы место в случае дифференцирования сигнала рассогласования по курсу, а неравномерность вращения двигателя следящего 2 Опривода ВТ - приемника курса - оказывается сглаженной,Второй дополнительный следящийконтур представляет собой замкнутуцепь из ВТ 2, интегратора 14, блока 2515 вычитания, интегратора 13, фазочувствительного усилителя 3 и двигателя4 с тахогенератором 6 и редуктором 5,Выходной сигнал интегратора 14,входящего в этот контур, пропорциона- ЗОлен скорости изменения выходного сигнала интегратора 13, т.е. являетсяоценкой ускорения изменения текущегокурса судна, отфильтрованной от помех постоянными времени указанного вы-З 5ше электромеханического интегратора иинтеграторов 13 и 14.Сигналы скорости и ускорения изменения текущего курса, получаемые с интеграторов 13 и 14, а также сигнал 40по рассогласованию между текущими изаданным курсом судна с датчика 9суммируются в усилителе 10 мощности,образуя управляющий сигнал на рулевой привод 11. 451Однако указанные выше постоянные времени следящих контуров, обеспечивая помехозащищенность авторулевого, вносят запаздывание в управляющий сиг. нал, что может приводить к снижению устойчивости процесса стабилизации судна на желаемом курсе. Для сохранения устойчивости в блок 15 вычитания вводится форсирующий сигнал угла перекладки руля с датчика 12, устраняющий запаздывание управляющего сиг. нала, Это обусловлено тем, что угол перекладки руля, соответствующийг 25 6величине управляющего воздействия ипоэтому пропорциональный действительному ускорению изменения курса судна,,корректирует значения оценок второйи первой производных курсов, посту"пающих с интеграторов 13 и 14 в усилитель 10 мощности для формированияуправляющего сигнала.(Для исключенияошибок при наличии инфранизкочастотныхвнешних возмущений в блоке 15 вычитания вырабатывается сигнал текущего угла перекладки руля минус балансировочное значение угла перекладкируля,По суммарному управляющему сигналу разворачивается руль для приведения на заданный курс и удержания на нем судна в течение времени стабилизации.Как показывают расчеты и математическое моделирование, предлагаемый .авторулевой пОзволяет избежать излишних срабатываний рулевого привода,сократив их общее число в 1,5-2 раза, а при интенсивных ветроволновых возмущениях - в 2-3 раза, что способствует продлению его моторесурса и повышению надежности всей системы управления. Формула изобретениягАвторулевой, содержащий последо. - вательно включенные усилитель мощности и рулевой привод с датчиком угла перекладки руля и последовательно включенные вращающиеся трансформаторы- датчик и приемник курса, фазочувствительный усилитель и двигатель, на валу которого установлены тахогенератор, выходом подключенный ко второму входу фазочувствительного уснлителя, и редуктор, механически подсоединенный к приемнику курса и к дифференциалу, кинематически соединенному с задатчиком курса и датчиком угла рассогласования, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения.точностии помехозащищенности авторулевого, в него введены два интегратора, входами подключенные к выходу приемника курса, и блок вычитания, входы которого подключены к выходу датчика угла перекладки руля и выходу первого интегратора, а выход - ко второму входу второго интегратора и ко второму входу усилителя мощно842725 сти, третий вход которого подключен к выходу второго интегратора и третьему входу фазочувствительного усилителя, а третий вход усилителя мощности под.:лючен к выходу датчика5 угла рассогласования Составитель Г, Шле Техред Н, Бабурка ектор Н.Баоинец т еш дписно 40 комитета С открытий Зака аб д. аушс филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,097/56ИИПИ Госупо делам13035, Мо Тираж рственног обретений ва, Ж,8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 460534, кл.05 3 1/ОО, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР 9 615456, кл. Я 05 Д 1/00 (прототип),