Система динамического позиционирования судном

 

Изобретение относится к управлению движением морских судов, в том числе и их стабилизации в заданной точке мирового океана. Цель изобретения - повышение надежности системы. Для достижения цели в системе использованы в качестве измерителей состояния судна датчики рассогласования угла по курсу, задатчик продольной линейной скорости судна, датчик скорости хода судна и акселерометр, сигналы которых формируют закон полуавтоматического управления с переменным коэффициентом усиления, последний формируется в блоке коррекции коэффициента передачи в канале движителей. Кроме того, введены также два амплитудных ограничителя, ослабляющих загрузку исполнительных органов при сильном волнении на море. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1615678 (i) С 05 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где К -К

Võ и

Р»

V) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4656177/24-24 (22) 27,02,89 (46) 23 ° 12 ° 90 ° Бюл» В 47 (71) Институт проблем управления (72).Г..Э Острецов (53) 62-50(088»8) ,(56)Патент Франции Р 2153689„ ,кл ° В 63 Н 25/00э G 05 D 1/00»

1921. (54) СИСТЕМА ДИНАМИЧЕСКОГО ПОЗИЦИО

НИРОВАНИЯ СУДНОМ (57) Изобретение отйосится к управ лению движением морских судов,в том числе и их стабилизации в заданной точке мирового океана, Цель изобре тения повышение надежности систе»

1.

Изобретение относится к управле.нию движением морских судов и разде лу стабилизации положения поисковых и буровых судов в заданной точке мирового океана.

Целью изобретения является повы шение надежности системы.

Суть изобретения сводится к разработке упрощенной, но работоспособ ной системы полуавтоматического уп равления и используемой при выходе из строя автоматической СДС (системы динамической стабилизации) °

Предложенная полуавтоматическая система управления (стабилизации) . положения судна имеет закон управле ния (рассмотрим канал продольного движения судна): ю

РХ= "(КР eVX" КЗ „З+ "NVi) °

2 мы, Для достижения цели r системе использованы в качестве измерителей состояния судна датчики рассогласо вания угла по курсу, задатчик продольной линейной скорости судна, датчик скорости хода судна и аксе лерометр, сигналы которых формируют закон полуавтоматического управления с переменным коэффициентом усиления, последний формируется в блоке кор рекции коэффициента передачи в канале. движителей. Кроме того, введены также два амплитудных ограничителя, ослабляющих загрузку исполнительных органов при сильном волнении на мо ре» 1 ил сопя, К = С < ипи С, скорость движения судна в продольной плоскости истинная и заданная; ускорение движения судна; величина упора движите лей; угловая скорость судна в горизонтальной плоскости (скорость рыскания); скорость движения судна в попе ечной плоскости, P

Введение сигналов ускорения Ф» и скорости V1, для повышения качества работы системы стабилизации необхо димо, а с точки зрения загрузки при вода исполнительных органов исполь зование их при сильном волнении не допустимо (Если вводить квазиопти»

1615678 мальные оценки этих сигналов, кроме сильного усложнения системы, это при водит к ухудшению качества стабилиза ции, появлению низкочастотных авто колебаний).

Предложено ограничивать по ампли туде измеренные сигналы V и V . Ве» ичина ограничения выбирается так, тобы при спокойном море не дости ать этих уровней, а при сильном вол енин ограничивать величину управляю его воздействия на исполнительные риводы в допускаемых по загрузке ределах. Кроме того, предложено 15 вести логическую перестройку закона равления в зависимости от того, овпадает знак ускорения и величины тклонения судна или нет»

Перестройка осуществляется диск 20 етно путем изменения величины коэф» ициента К в зависимости (1):

К = С1 при sign V> = sign Д Х;

К = С при sign V> p sign $ Х, 25 (2) де С 1 >> С, Х - величина рассогласования по курсу судна, Введение такой логической пере тройки позволяет ослабить воздейстие ускорения и. скорости изменения ,оординаты положения судна на привод вижителя, когда судно само двигаетя к положению равновесия, и дополтельно ускорять этот процесс не 35 едует.

На чертеже приведена функциональая схема (продольного канала стабиизации судна) предложенной системы»

Система содержит датчик 1 скорости движения судна, акселерометр 2, датчик 3 рассогласования угла по куру (по положению судна в продольном аправлении), блок 4 коррекции коэфциента передачи в канале движителей, одержащий операционные усилители 5

И 6, четыре стабилитрона 7 и реле 8, Первый сумматор 9, амплитудные огра йичители 10 и 11, второй сумматор ьнои линейнои с корости судна, блок 14 умножения (угловой скорости судна в горизонталь- ной плоскости и скорости судна в по поперечном направлении), исполнительный орган 15 главных движителей судна, 55 резистор 16, датчик 17 угловой скорости судна, датчик 18 поперечной линейной скорости судна, Система работает следующим об» разом, При воздействии внешних возмущений на судно на выходе акселерометра

2, датчика 1 скорости движения судна появятся соответствующие сигналы, ко торые поступят через амплитудные ог раничители 10 и ll на второй сумматор 12, и далее на вход первого сумматора 9, на выходе которого вырабатывается усиленный пропорциональ» ный сигнал для управления исполни тельным органом, При этом создается управляющее воздействие, которое частично скомпенсирует воздействие внепнего возмущения на судно. Оператор, в зависимости от величины появившегося сигнала рассогласования в датчи ке 3, задатчиком 13 скорости введет дополнительное смещение исполнительного органа 15 и заставит тем самым вернуться судно в прежнее заданное положение, после чего снимет дополнительное задание скорости хода суд на через задатчик 13, При сильном волнении сигналы с датчиков 1 и 2 будут иметь по ампли туде недопустимый уровень, для orpa ничения их предельно допустимой амплитуды используются амплитудные ограничители 10 и 11 ° Это позволит несколько разгрузить привод исполнительных органов от высокочастотных компонент внешних возмущений, 1

Для дополнительной разгрузки привода исполнительных органов 15 вве ден блок 4, который работает следую щим образом. При совпадении знаков ускорения V и рассогласования ДХ оба сигнала проходят через первый 5 и второй 6 операционные усилители, на выходах которых вырабатываются два одинаковых сигнала, Эти сигналы поступят на входы двух обмоток реле

8, что приведет к срабатыванию последнего и размыканию нормально разомкнутых контактов реле 8, а сле довательно, к подключению резистора

16 ° Это приведет к усилению управ ляющего воздействия, Прн разных знаках сигналов V< и ДХ реле отключится и в цепи отрицательной обратной связи второго сумматора 9 отключится дополнительный резистор 16, что приведет к сильному ослаблению суммар ного управляющего сигнала,:т.e» при состоянии, когда судно под действи

161 ем внешнего возмущения само движет ся к заданному положению, привод ис полнительных органов на эти воздейст вия практически не реагирует

В работе продольного канала ис» пользовано также и компенсационное

-управляющее воздействие из попереч ного и углового каналов движения суд ва. Для зтого формируется сигнал в блоке 14 умножения в виде произведе ния сигнала угловой скорости (Я), поступающего с датчика угловой ско рости судна, и. сигнала поперечной линейной скорости судна (V ) посту лающего с датчика поперечной линей ной скорости судна

Формула изобретения

Система динамического позициони рования судном, содержащая датчик скорости движения судна, датчик рас согласования угла по курсу, акселе рометр, первый сумматор, подключен ный выходом к входу исполнительного органа главных движителей судна, 5678 6 блок умножения, подключенный входа ми к выкодам соответственно датчикаугловой скорости судна и датчика попе5 речной линейной скорости судна, а выкодом к первому входу первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежнос ти системы, она содержит задатчик продольной линейной скорости судна, амплитудные ограничители, второй сумматор и блок коррекции коэффициента передачи в канале движителей, пер вый и второй входы которого подклю чены к:выходам соответственно акселерометра и датчика угла рассргласова ния по курсу, третий вход к выходу первого сумматора, а выход к вто рому входу первого сумматора, соеди20 нениого третьим входом с выходом второго сумматора,. а четвертым вхо дом - с вькодом задатчика продольной линейной скорости судна, причем вы" ход акселерометра и выход датчика

25 скорости движения судна через соответствующие амшаитудные ограничители подключены к входам второго сумма ,тора, 1615678

Составитель.ЛаЦаллагова

Техред М.Дидык . .Корректор..JI.Áåñêèä

Редак то.р; А, Шандор

Заказ 3986 Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 !! t!