Система регулирования

 

Союз Советсмик

Социалистических

Республик

О П Й С -A Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (и1 732824

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ау (22) Заявлено 12.1277 (21) 2555014/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 0505.80. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 05.0580 (51)М. Кл.

G 05 D 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (5З) ПЖ б22.67. 38 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.К.Болховитинов, Г.Т. Константинов, В.И.Никитин и В.В,Червяков (71) Заявитель (5 4) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к судовой автоматике и может быть использовано, например, в устройствах и системах автоматического управления объек- 5 тами, имеющими несколько регулирующих органов, в частности для стабилизации в открытом море курса судна при неуправляемом его дрейфе в горизонтальной плоскости под действием возмущений от ветра и течения,, Известна система автоматического управления, в которой предусматривается применение в цепи обратной связи интегрирующего конденсатора для изменения величины сигнала обратной связи с целью компенсации на руле несимметричных нагрузок (1).

Однако для инерционных объектов регулирования, например судов без 20 хода, практически невозможно аппаратурно реализовать цепь с интегрирующим конденсатором для больших постоянных времени процесса регулирования.

Наиболее близкой к изобретению является сист ема автоматического регулирования, в которой устраняются нежелательные колебания курса судна без хода от воздействия волнения 30 путем включения дополнительных фильтров в цепь формирования управляющих сигналов, содержащую первый элемент сравнения, первый блок формирования управляющего сигнала, усилитель и блок регулирующих органов, подключенный через датчик обратной связи ко второму входу первого блока формирования управляющего сигнала, датчик и первый задатчик и блок выбора регулирующего органа (2).

Однако при произвольном изменении курсовых углов максимальных возмущений от ветра и течения система не обеспечивает заданной точности стабилизации при максимальной мощности всех винтов регулируемого шага и колонок, имеющихся на судне для создания стабилизирующего момента по курсу.

Целью изобретения является повышение точности системы. Поставленная цель достигается тем, что система содержит последовательно соединенные второй задатчик и второй блок формирования управляющего сигнала и последовательно соединенные третий задатчик и второй элемент. сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения.

732824!

О третий вход — со вторым выходом датчика обратной связи, первый выход— со входом блока выбора регулирующего органа, а второй выход — со вторым входом второго блока формирования управляющего сигнала, третий вход которого подключен к выходу блока выбора регулирующего органа, а выход — к третьему входу первого блока формирования управляющего сигнала.

На чертеже представлена блок-схема системы, которая содержит датчик

1 и первый эадатчик ? регулируемого параметра, например курса судна без хода, соединенные со входами первого элемента сравнения 3, подключенного

15 через. первый блок 4 формирования управляющего сигнала и усилитель

3 к блоку 6 регулирующих органов, состоящему из ряда регулирующих органов типа винта регулируемого шага 20 и рулевой движительной колонки, воз-. действующих на судно 7, чтобы стабилизировать заданное значение курса . Ч в условиях неуправляемого изменения параметров продольного (Х) и попе- 25 речного (Y) дрейфа судна под воздействием возмущения F, Информация о состоянии регулирующих органов через датчик 8 обратной связи поступает на вход блока 4 формирования управляющего сигнала.

Система также содержит второй элемент сравнения 9, подключенный через блок 10 выбора регулирующего органа одновременно ко зходу второго блока 11 формирования управляющего сигнала, котооый также подключен ко второму задатчику 12 и ко второму элементу сравнения 9, а выход блока 11 соединен с первым блоком 4 формирования управляющего сигнала, 40 второй элемент сравнения 9 подключен к третьему задатчику 13.

Система регулирования работает следующим образом. С датчика 1 сигнал истинного значения пегулируемого 45 параметра, например курса судна без хода при неуправляемом дрейфе в открытом море, поступает на первый вход элемента сравнения 3, на вто. рой в од которого для выработки сигнала отклонения подается с задатчика 2 требуемое значение параметра регулирования.

Сигнал отклбнения с элемента сравнення 3 пОступает в блок 4 для фор- . мирМания в соответствии с принятым алгоритмом управления сигнала, содер— жащего в общем случае также составляющие производной и интеграла. Управляющий сигнал с блока 4 через усилитель. 5 воздействует на блок 6, кото-60 рый вырабатывает требуемое значение момента стабилизации параметра 9 при изменяющихся под действием возмущения F параметрах Х и У, Величина и направление этого момента стабилиза- 65 ции контролируются в системе датчиком обратной связи, сигналы с которого поступают на второй вход блока 4, обеспечивая требуемое качество стабилизации при одновременной работе всех регулирующих органов блока 6.

В предлагаемой системе автоматического регулирования разработан новый принцип использования регулирующих органов блока 6, обеспечивающий достижение заданной точности стабилизации параметра Ч при всех значениях возмущения F до F << и Bo BcBM диапазоне его .углов встречи с судном, Причем, в соответствии с поставленной целью изобретения точность стабилизации параметра достигается путем соответствующего дополнительного управления работой блока 6 при уменьшении потребляемой его органами энергии..

Это обеспечивается путем формирования в системе двух взаимосвязанных во времени последовательных управляющих воздействий, вырабатываемых элементом сравнения 9, блоками 10, 11 с использованием двух опорных сигналов от задатчиков 12,. 13 и сигналов, формируемых в блоках 3, 4, 5, 8.

Первое управляющее воздействие формируется в цепи, состоящей из элемента 9 и блока 10, с выхода которого снимается сигнал на второй вход блока 6, Формирование этого управляющего воздействия обусловлено решением следующей логической задачи включения в работу органов блока 6: к. „q р . ó где )n (. — последовательность сигк4 налов на включение (к + i) -r> блока б при работе в данный момент времени всех (К-1+i) органов по стабилизации параметра Ч ьЧ „— значение ошибки стабилизации при работе всех предыдуших органов; лФо — заданное значение ошибки;

N — число всех органов, имеющихся на судне 7 в блоке 6 для стабилизации параметра Ч .

Значение ошибки ь „ „ формируется в элементе сравнения 9 с учетом сигнала, поступающего со второго выхода датчика 8 обратной связи, соответственно по числу (к — 1) включенных в данный момент времени органов управления блока 6, и сигнала текущего значения ошибки аЧ с элемента .равнения 3 ° Этот сигнал а к „ поступает в блок 10 и сопоставляется

732824 с величиной желаемой (заданной) ошибки ь, устанавливаемой в задатчике 13. При ь4, а, на вйходе блока 10 сигнал управления отсутствует, что означает и 0, и включения нового (к-го) органа не производится. При этом одновременно с второго выхода элемента 9 на блок 11 поступает сигнал запрет, блокирующий выходной сигнал с этого блока на блок 4 формирования управляющего сигнала.

Указанная работа блоков 9, 10 и б производится до полного включения в работу имеющихся органов, когда к=И.

Если пои этом также не выполняется условие a4 k< Ч,, то с выхода элемента сравнения 9 на блок 11 поступает сигнал, разрешающий работу системы по второму (иэ двух последонательных управляющих воздействий) управляющему сигналу уже с блока 11. 2Q

Этот второй управляющий сигнал формируется в блоке 11 с учетом выходного сигнала блока 10 и опорного .сигнала с задатчика 12. Величина выходного сигнала блока 11 опреде— ляется уставной задатчика 12, а его знак (плюс или минус) зависит от фазы разрешающего сигнала с элемента 9, Поступая на третий вход блока 4, ЗО управляющий сигнал блока 11, пройдя через блоки 5, б вызовет разворот в горизонтальной плоскости рулевой движительной колонки, что приведет к появлению продольной составляющей упора колонки навстречу составляющей

Р„. Разворот колонки формируется датчиком обратной связи путем подачи на блок 4 соответствующего сигнала обратной связи и заканчивается, как только начнет вчполняться условие 40 ьЧ„ ьЧ по команде с выхода элемейта сравнения 9. После этого система вновь возвращается к работе по оценке условия (1), отключая последовательно с N =N — 1 органы 45

1 управления блока б, т,к, один орган а именно рулевая движительная колонка, уже участвует в создании момента стабилизации курса на своем угле разворота d„.

В случае изменения возмущения Р в сторону уменьшения (в т.ч, и до нуля с изменением знака) система возвращает органы блока 6 в исходное состояние (или изменяет знак создаваемых ими упоров) в последовательности, обратной выме укаэанной, т.е. вначале; колонка возвращается положение 8к =О, а затем последовательно отключаются (включаются с другим знаком) остальные органы блока б при непрерывном контролировании выполнения условия лЧ„. ь9 .

Таким образом, система обеспечивает стабилизацию паоаметра с заданной точностью при одновременном уменьшении энергии, потребляемой блоком . регулирующих органов б для компенсации внешнего возмущения Р.

Формула изобретения

Система регулирования, содержащая последовательно соединенные первый элемент сравнения, первый блок формирования управляющего сигнала, усилитель и блок регулирующих органов, подключенный через датчик обратной связи ко второму входу первого блока формирования управляющего сигнала, датчик и первый задатчик, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента сравнения, блок выбора регулирующего органа, выход которого соединен со вторым входом блока регулирующих органов, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит последовательно соединенные второй задатчик и второй блок формирования управляющего сигнала и последовательно соединенные третий задатчик и втЬрой элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого элемента сравнения, третий вход— со вторым выходом датчика обратной связи, первый выход — co входом блока выбора регулирующего органа, а второй выход — co вторым входом второго блока формирования управляющего сигнала, третий вход которого подключен к выходу блока выбора регулирующего .органа, а выход — к третьему ,входу первого блока формирования управляющего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 9 2110570, кл. G 05 D 1/00, Опублик ° 19 /2.

2. ПаТент Великобритании

Р 1342252, кл. G 05 D 1/00, опублик, 1974.

73282 4

Составитель Л. Цаплагова

Редактор Н.Вирко Техред Ж.Кастелевич КорректорN ° MàÐoøé

Заказ 1735/37 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул,Проектная, 4