Авторулевой

 

АВТОРУЛЕВОЙ, содержащий датчик и эадатчик курса, выходами подкточенные к соответствующим входам блока рассогласования, выход которого соединен с первым входом сумматора и с входом интегратюра, . датчик угловой скорости судна и датчик угла перекладки руля, связанный выходом с вторым входом сумматора, отлич ающийся тем, что, с целью повьшения точности авторулевого за счет улучшения его эксплуатационных характеристик, он содержит последовательно соединенные блок ввделения 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 (Л ра, выход датчика угловой скорости судна соединение первым входом модес ли 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 блосо ка шеделения среднего значения и к СП второму входу компаратора. ОС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3371348/18-24 (22) 16.12.81 (46) 15 ° 10.86. Бюл. У 38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I (72) Г.В.Бусаров, Н.А.Кузнецов, И.Г.Тахтамышев, Г.Э.Шлейер, Е.А.Авдонин, В.М.Гудошников и А.Я.Казарцев (53) 62-50(088.8) (56) Шлейер Г.Э. Управление подвижными надводными объектами автоматическое; Энциклопедия "Автоматизация производства и промьппленная ав-, томатика", - И., 1965, т. 4, с. 161f62.

Понякин Л.Г., Тараски А,Ф., Мордовченко Д;Н. Техническая эксплуатация авторулевых. — И.: Транспорт, 1980, с. 103. (54)(57) АВТОРУЛЕВОЙ, содержащий, датчик и эадатчик курса, выходами подключенные к соответствующим входам блока рассогласования, выход которого соединен с первым входом сумматора и с входом интегратора, .„SU„„1095803 A (51)4 С 05 О 1 00 датчик угловой скорости судна и датчик угла перекладки руля, связанный выходом с вторым входом сумматора, отличающийся 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 сумматора» 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.

1 10

Изобретение 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 2 выход модели угловой скорости судна через перекидной контакт исполнительного реле подключены к третьему входу сумматора, выход датчика угловой скорости судна соединен с первым входом модели угловой скорости судна и через размыкающий ковгакт исполнительного реле — с четвертым входом сумматора, выход датчика

10 угла перекладки руля подключен к второму входу модели угловой скорости судна, к входу блока выделения среднего значения и к второму входу компаратора.

В авторулевом определяется нагрузка рулевого привода и в случае сильной загрузки рулевого привода, т.е. развитого морского волнения, происходят отключение интегратора от ка.

20 нала управления и переключение сигна ла угловой скорости судна на сигнал оценки сигнала угловой скорости, полученной с помощью модели угловой скорости судна. Это облегчает работ

25 рулевого привода, и авторулевой используется фактически при любых погодных условиях.

На фиг. -1 представлена функциональная схема авторулевого; на

30 фиг. 2 — вариант схемы авторулевого.

Авторулевой содержит датчик курса 1, задатчик курса 2, блок рассогласования 3, датчик 4 угла перекладки руля, датчик S угловой скорости

З5 судна, интегратор 6, сумматор 7, выполненный в виде усилителя постоянного тока, блок 8 выделения среднего значения, компаратор 9, выполненный в виде усилителя постоянного

40 тока, блок 10 выделения модуля, блок

11 формирования оценки нагрузки рулевого привода, исполнительное реле

12, модель 13 угловой скорости судна.

Интегратор б выполнен в виде усилите4 ля 14 постоянного тока и конденсатора 15. Блок 8 выделения среднего значения выполнен в виде усилителя

16 постоянного тока и RC-цепочки

17, Блок 10 выделения модуля выпол 0 нен s виде усилителя 18 постоянного тока и двух диодов 19 и 20. Блок 11 формирования оценки нагрузки рулевого привода выполнен в виде усилителя

21 постоянного тока и КС-цепочки 22.

Модель 14 угловой скорости судна выполнена из усилителя 14 постоянного тока и RC-цепочки 23. Резисторы

24-28 являются входными сопротивлениями усилителей постоянного тока.

1О

20

35

3

Авторулевой работает следующим образом.

При спокойном море.в авторулевом

Формируется закон управления с использованием сигналов угловой скорости судна и интеграла по рассогла- . сованию курса

8-К (y V а)+К ч+ К hu а+К 8, (1) где К. — коэффициенты регулирова1 ния;

Ч вЂ” сигнал курса;

Ч - заданный сигнал курса; — сигнал угловой скорости судна; — сигнал угла перекладки руля; — сигнал производной угла перекладки 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 (S- о ).

Сигнал с компаратора 9 поступает на блок 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 вид

„6=К,.(Ч-(,„з)+К г+К„.8, (й) где Ф вЂ” оценка сигнала угловой скорости судна;

К > К, полученной в (1).

Оценка сигнала угловой скорости судна формируется в модели угловой скорости судна, состоящей из усилителя 14 постоянного тока с RC-цепоч95803 4 кой 23 в цепи его обратной связи.

На первый вход модели угловой скорости судна (т-.е. 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. Сигнал и невязки (ч -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. фильт1 ров М(р) с большими постоянр ными Т), которые отфильтровывают высокочастотные составляющие и выде-. ляют инфранизкочастотные составля-. ющие. Такие фильтры в авторулевом реализованы с помощью усилителя 16 и RC-цепочки 17, усилителя 21 и RCцепочки 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 службы..

Это позволяет увеличить возможность спрямления пути судна или увеличить среднюю скорость его движения.

Как показали исследования, уменьше.ние амплитуды рыскания судна на курсе на 1,5-2 позволяет увеличить сред. нюю скорость движения на 1,5Х.

l 095803

1095803

Составитель

Техред А.Кравчук корректор О.Луговая

Редактор С.Титова

Заказ 5588/2

Тирам 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 5-35, Рауюская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.умгород, ул.Проектная, 4