Авторулевой

(51)4 С О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИДЕТЕЛ ЯСТВ ВТОР СНОМ дат чик втома- тизая ав-,161-Ф е уатарт содержа са, выхо тствующим вания, вых первым вх ами входо нтегр удАрственный комитет сссрделдм изОБРетений и Открытий(56) Шлейер Г.Э, Управление повижными надводными объектами атическое; Энциклопедия "Автомация производства и промьппленнатоматика". - М., 1965, т. 4, с162. Понякин Л.Г., Тараски А.Ф.довченко Д;Н. Техническая зксплция авторулевых. - М.: Транспо1980, с, 103.(54)(57) АВТОРУЛЕВОЙдатчик и эадатчик курподключенные к соотведам блока рассогласокоторого соединен ссумматора и с входом 80, 1095803 А чик угловой скорости судна и датугла перекладки руля, связанный выходом с вторым входом сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности авторулевого за счет улучшения его эксплуатационных характеристик, он содержит последовательно соединенные блок выделения среднего значения, компаратор, блок выделения модуля, блок формирования оценки нагрузки рулевого привода и исполнительное реле, и также модель угловой скорости судна, причем выход интегратора и выход модели угловой скорости судна через перекидной контакт исполнительного реле подключены к третьему входу суммато." ра выход датчика угловой скорости судна соединен.с первым входом модели угловой скорости судна и через размыкающий контакт исполнительного реле - с четвертым входом сумматора, выход датчика угла перекладки руля подключен к второму входу модели угловой скорости судна, к входу блока выделения среднего значения и к второму входу компаратора.10Изобретение относится к области автоматического управления подвиж= ными объектами, в частности к области автоматического судовождения.Известны авторулевые, в которых для автоматического управления используются датчик угловой скорости судна, датчик рассогласования по курсу и датчик угла перекладки руля. Такие авторулевые эФФективны при спокойном море, а при ухудшении погоды авторулевые обычно отключают и переходят на ручное управление, так как наличие сигнала угловой скорости судна в законе управления авторулевого приводит (иэ-за наличия помех) к недопустимой перегрузке рулевого привода, создающей аварийную ситуацию (заклинку баллера руля вследствие перегрева исполнительного механизма рулевого привода)Наиболее близким к изобретению техническим решением является авторулевой типа "Аист". Б него для улучшения управления введен в канал управления интегратор курса. Однако использование такого авторулевого при спокойном море приведет к ухудшению точности стабилизации на курсе, а при сильном морском волнении наличие интегратора может привести к потере устойчивости судна иа курсе. Кроме того, использование сигнала угловой скорости судна во время морского волнения приводит к появлению помех в канале управления, что значительно снижает качество управления судном на курсе.Цель изобретения - повышение точности авторулевого эа счет улучшения его эксплуатационных характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в авторулевой, содержащий датчик и задатчик курса, выходами подключенные к соответствующим входам блока рассогласования, выход которого соединен с первым входом сумматора и с входом интегратора, датчик угловой скоростн судна и датчик угла перекладки руля, связанный выходом с вторым входом сумматора, введены последовательно соединенные блок вьщеления среднего значения, компаратор, блок выделения модуля, блок Формирования оценки нагрузки рулевого привода, исполнительное реле и модель угловой скорости судна, причем выход интегратора и 95803 2выход модели угловой скорости судначерезперекидной контакт исполнительного реле подключены к третьемувходу сумматора, выход датчика угловой скорости судна соединен с первым входом модели угловой скоростисудна и через размыкающий ковгактисполнительного реле - с четвертымвходом сумматора, выход датчика 1 О угла перекладки руля подключен квторому входу модели угловой скорости судна, к входу блока выделениясреднего значения и к второму входукомпаратора.15 В авторулевом определяется нагрузка рулевого привода и в случае сильной загрузки рулевого привода, т.е.развитого морского волнения, происходят отключение интегратора от ка20 нала управления и переключение сигнала угловой скорости судна на сигналоценки сигнала угловой скорости,полученной с помощью модели угловойскорости судна. Это облегчает работЪ 25 рулевого привода, и авторулевой используется Фактически при любыхпогодных условиях.На Фиг. 1 представлена Функциональная схема авторулевого; на зО Фиг. 2 - вариант схемы авторулевого.Авторулевойсодержит датчик курса 1, задатчик курса 2, блок рассогласования 3, датчик 4 угла перекладки руля, датчик 5 угловой скорости З 5 судна, интегратор 6, сумматор 7,выполненный в виде усилителя постоянного тока, блок 8 выделения среднего значения, компаратор 9, выполненный в виде усилителя постоянного 4 О тока, блок 10 выделения модуля, блок11 Формирования оценки нагрузки рулевого привода, исполнительное реле12, модель 13 угловой скорости судна.Интегратор б выполнен в виде усилите ля 14 постоянного тока и конденсатора 15. Блок 8 выделения среднегозначения выполнен в виде усилителя16 постоянного тока и КС-цепочки17, Блок 10 выделения модуля выполо нен в виде усилителя 18 постоянноготока и двух диодов 19 и 20. Блок 11Формирования оценки нагрузки рулевого привода выполнен в виде усилителя21 постоянного тока и КС-цепочки 22.Модель 14 угловой скорости суднавыполнена из усилителя 14 постоянного тока и КС-цепочки 23. Резисторы24-28 являются входными сопротивлениями усилителей постоянного тока,3Авторулевой работает следующим образом.При спокойном море.в авторулевом Формируется закон управления с использованием сигналов угловой скорости судна и интеграла по рассогла- . сованию курсаьа кякф+кдгде К. - коэффициенты регулирова 1ния;Ч - сигнал курса;Ч- заданный сигнал курса;Ч - сигнал угловой скоростисудна;- сигнал угла перекладкируля;- сигнал производной углаперекладки руля.При усилении волнения на море в блоке 11 формирования оценки нагрузки рулевого привода вырабатывается .сигнал большой нагрузки рулевого привода. С.помощью блока 8 выделения среднего значения определяем средне-эксплуатационное положение руля (т.е. его балансировочное значение, которое зависит от параметров судна, его скорости, загрузки, иден тичности мощности винтов и т.д.). В компараторе 9 определяется значение положения руля относительно его бйлансировочного значения (8- о ). Сигнал с компаратора 9 поступает наблок 10 для формирования модуля этой величины. Модуль от сигнала отклонения руля (относительно балансировочного значения) поступает на вход блока 11 формирования оценки нагрузки рулевого привода, который даст команду на исполнительное реле 12 о переключении его контактов в другое положение. В этом случае закон управления рулевым приводом изменится и будет иметь вид6.= К, ( Р-Ч,з)+к г+к 8, (2) где 9 - оценка сигнала угловой скорости судна;КК , полученной в (1).Оценка сигнала угловой скорости судна Формируется в модели угловой скорости судна, состоящей из усилителя 14 постоянного тока с КС-цепоч 95803 4 20 35 40 45 50 1 О 25 30 кой 23 в цепи его обратной связи. На первый вход модели угловой скорос. ти судна (те. на инвертирующий вход усилителя 14 постоянного тока): приходит сигнал с датчика угловой скорости судна. На второй вход модели угловой скорости судна (т.е. на неинвертирующий вход усилителя 14 постоянного тока) приходит сигнал с датчика угла перекладки руля. Сигналлневязки (Ф-Ч) приводит к ослаблению смещения сигнала оценки угловой скорости судна. Средне-эксплуатационное положение руля, а также нагрузка рулевого привода определяются с помо" щью "тяжелых" фильтров (т.е. Фильт 1Ров МР 1= Т 1 с большими постоянными Т), которые отфильтровывают высокочастотные составляющие и выде-. ляют инфранизкочастотные составля-. ющие. Такие Фильтры в авторулевом реализованы с помощью усилителя 16 и КС-цепочки 17, усилителя 21 и КС- цепочки 22.Введение перестройки позволяет применить Фильтр в сигнале оценки угловой скорости судна с требуемой величиной сглаживания даже для неустойчивых на курсе судов, так как при наличии внешнего возмущения использование фильтра не приводит к потере устойчивости системы.,Использование данного авторулевого для морских судов позволит не только повысить качество стабилизации судна на курсе, но и получить существенный экономический эффект. Экономический эффект определяется как сокращением энергетических расходов на преодоление лобового сопротивления судна путем уменьшения амплитуды рыскания судна на курсе, так и сокращением расхода рабочего тела рулевых приводов, и значительным увеличением срока их службыЭто позволяет увеличить возмакность спрямления пути судна или увеличить среднюю скорость его движения. Как показали исследования, уменьшение амплитуды рыскания судна на курсе на 1,5-2 позволяет увеличить сред нюю скорость движения на 1,5 Х.1095803 Составител едактор С.Титов тор О,Лугова хред А Ерав Заказ 5588 2 писное Проек Производственно-полиграфическое предприятие, г.унгор ВНИИПИ Госуда по делам 113035, Иосквиран 836твенного комитета СССР обретений и открытий %-35, Рауюская наб.,