Авторулевой
(11) ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву —.— (22) Заявлено 27.03.80 (21) 2901790118-24 (51) Ч 1, „з
Ci 05 D 1!00 с присоединением заявки М-1асударстеенный комитет (23) Пр11оритет— по делам изобретений и открытий
Оп олнковаш> 23.04.82. Б>оллстеп1 . А 15 (53) УДЕ, 62-50 (088.8) Дага оп блпкова11ия с>писани>1 23.04.82. (54) АВТОРУЛЕВОЙ
Изобретение относится к области автоматического управления морскими судами.
Известны авторулевые, осуществляющие автоматическое управление курсом судна, в которых для формирования закона управления рулевым приводом используют сигналы датчика и задатчика курса, сигналы первой и второй производной от курса, а также сигнал от датчика угла перекладки руля (1 и 2).
Наиболее близким по технической сугцности к изобретению является авторулевой, содержащий суммирующий усилитель, к входам которого подключены датчик и задатчик курса и датчик скорости изменения курса, выход суммирующего усилителя подключсн к рулевому приводу, послсдовательно соединенныс нели1;ейный блок типа насыщения, интегрирующий операционный усилитель и 11нверт<>1>, выход которого подключен к одному пз входов нелинейного блока типа насыщения, второй вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя, а выход интегрирующего операционного усилителя подключен к входу суммирующего усилителя (3).
Недостатки этого устройства связаны с тем, что сип1ал оценки угла перекладки руля не корректируется истинным значением угла перекладки руля и имеет тенденцшо к постоянному опнсыванша значения угла перекла:Iк!1 p) пя к нул10, что понижает точность работы рулевого привода, особенно в режиме швартовки.
5 Кроме того, на судне в реальных условиях плавания процесс перекладки руля не стацнонарен и меняется прн изменении скорости хода судна, его загрузки и состояния моря, что не учитывается в известном уст10 ройстве при восстановлении оценки угла перекладки руля. Это приводит к снижению запаса устойчивости всей системы, а, следовательно, и к снижению надежности работы авторулевого.
15 Причем в настоящее время все рулевые привода судов оборудованы штатными дагчиками угла поворота руля в виде сельсиндатчика с ценой одного оборота — 90 руля, т. е. напряжение, снимаемое с сельсин-датчика, пропорционально синусу угла поворота, значит, истионному углу поворота руля оно пропорционально только в пределах
10 — 15 для каждой нз трех фаз. Так как руль судна может перекладываться в пределах +30, то после отклонения руля больше, чем на -10 — 15, измеренное выходное напряжение с сельсин-датчика не будет пропорциональным истинному углу перекладки руля. Для возможности использования существующих штатных сельсин-датчи84 81 >
IxoB Bo Bcc(1 дпапазоив j) 3 (ioTI>I p)"151 (30 ) в качестве линейного датчика угла иере! ЛЯДКП РУЛЯ ii IIPe;I,,13ГЯСТСЯ 13 IIIIOB УСТРОЙство.
Целью изобрстепп5 является повыгпеппе точности и падежпосп! авторулевого.
ЭТО достигается тсм, чт» в авторулевой, СОДСРжаЩСЙ ССЛ I>oil ll Да! Ч!(К УГ 1с! ПСРСК 13I ки руля и первый суммирующий усилитель, к первому, Второму и третьему входам которого ш>дключсill l СО(>твстствси!ю за,(атчпк
II Дс!ТЧИК КУРС с! Il;I(I1 ЧПК C I(01)OCTII ИЗМСПСИИЯ
1 >>>Р(cl, ВВС, I СI! !>1 ВТ()РОI! (. (:(I (1! 1P МIOI!1 1i и С11, 11!— тель, иослсдозатель!ю ()c;liiliclliil> первый делитель апряжсипя, первый фаз»чувствительный выпрямитель, первый одпостор<и(пий Ограничитель и первый !<ивеj)TIIpi roll(Ill l усилитель, послсдоватсльш) сосдипснныс
Второй делитель напряже!!Вя, второй фаз»в чувствительный выпрямитель, Второй од!.»сторонний ограничитель ll Вт»рой ипвертliрующий усилитель, пос. едовательпо сос,ri;IIcIIIII>10 третий делитель папря>кепия, трс 11IjI фазочувствительи ы и Вы прям !п ель и двусторощ!ий ограничитель, причем входы делителей напряжения сосд!и!спы с COOTBCI ствующими выходами сельсппа-датчика угла перекладки руля, выход второго сл1мирующего усилителя подкл1очсп к четвертому входу первого суммирующего усилителя, а первый, второй и третий Входы — к выходам соответственно первого и второго ипвертирующих успл!<гелей и (Bycluj)»II»С!О ограиичителя.
На фиг. 1 показана фуикциопальпая схема предлагаемого авторулевого; иа фиг. 2— графики, ил;постриру)ощие его работу.
Устройство содержит задатчик 1 курса, датчик 2 курса, датчик 3 скорости пзмепсIIIl5l курса, первый сумм!<рующий усилитель
4, ссльсии-датчик 5 угла перекладки руля, трп делителя 6 — 8 напряжения, три фазочувствитслы!ых выпрямителя 9- 11, два î.(посторонних огранич!Вгсля 12 и 13, два IIII вср.п!рующих успл!ггсля 14 и 15),;IB cToj)oiiпий ограничитель 16, второй суммирующич ус !1л и тель 17.
Прс r>ioæciri,ûli авторулевой работает следун>щим образом.
H3l1P5I>KcIII!c, llj)oli()PlllIolllIльнос УглУ гсрекладки ру.»5r В интервале - 30, формиру стся в виде логической суммы трех и;(пряжспий, снимаемых с трех фаз ссльсип, -д;(тчика 5 угла перекладки руля (фпг. 23) прп перекладке руля в ДII3ïàçor:(15" сигнал снимается с первой обмотк((P!) ссльсппа-датчика 5; при перекладке руля В д!Вапазопс (-15 ) — (— 30 ) к постоянному и <и рапи !сивому (+15 ) сигналу с первой обмотки сельсипадатчика 5 с помощью лоп!чсской схемы 10бавляется сигнал с второй обмотки (P,) ссльсииа-датчика 5; при псрекладкс руля В дпапазоис (— l0 ) — (— 30 ) к посто>!ивомi и or ðàíii—!
Спп»му (— j )) си("!3 !(с пр >!ч и <>())!Oi»„ сельсипя-датчика 5 с Il()>loll!!>i0 л»гичсскои схемы добавляется спп!ал с третьей оомотки (P3) сельсииа-дат гика 5.
На суммирующсм ус!)чителе 4 формируется сигнал:
l ) llpil перс!,13,1кс j)>,,!5I =! 5в ((((! <1 .>а(Ас (j .(ñò + f(„
10 при о! 15, Г (С (хааа Зс! 13ППЫЙ 1()""PC СУДllli; (j,, — истинный курс судна; ((— скорость Iia)ieiicilir>l курса судПа; б — угол перекладки руля;
К(, ((>, Ь;„, К4 — коэ(1)фии!!С>!ты передачи.
2) прп перекладке руля (—,15") (+3>0 ):
U >,(а, — (> в аа. + К
20 п р и 15" < jl > 30, 31 Прп ПЕрСКЛадКС руЛя (— !5 ) — -(— 30>") в(а> вви К4 (>3 - > при — 30 < бз< — 15 .
В предложенном устройстве это ре!;»iзова!ю следующим образом (фиг. 2б, в).
Пусть па выходе первой обмотки сельспII3-;!атчика 5 при пулевом положении руля
-0 папряжсппс равно пулю. При увеличении сигпала угла перекладки руля спп(ал, снимяемый с перВОЙ 00 IOT»ll cp.; !r>cèпя-;13тчика
5, поступает через третий делитель 8, напряжения, третий фазочувствительиый выпряз5 мптсль 11, двусторонний ограничитель 16, первый вход второго суммирующего усилителя 17 иа четвертый вход первого суммирующего усилителя 4.
С помощью трех делителей 6 — -8 иапря10 жсппя получаем искусственную нулевую т»чку между тремя выходами (обмотками) папряженпя ссльсипа-датчика 5. Кроме тог», с помощью делителей 6 — 8 напряжсгп >! ш>лучаем напряжение требуемой величины.
На Выходе третьего фазочувствптельного выпрямителя 11 получаем папря e Двусторонний ограничитель 16 ограпичи;-,(! паст иаиряжс!1ис, соответствующее, -15 истиппого ш) Io>14CIIII>I угла перекладки руля (I»1ï 60 положснгио угла поворота сельсипя-датчика 5). При этом сигналы с второй и третьей обмоток сельсина-датчика 5 пс проходят !Ва входы второго суммиру!ощсго усилителя 17 благ»;1аря первому одностороннему ограничителю 12 (огранпчивас! О!рицательпу!О полярность сип!а13) и ВТорому одш>стороннему Ограни гите;по 13 (ог.— (;0 рапичивает пол»житслы!ую полярность сиг11с!.1 3) . При уве ill(lcllllll сигнала угла перекладки руля более -- 15" к ограниченному сиг" налу с первой»бмоткп ((II>ci>113-датчика 5 (>.. д»(>виляет»я спгпал с сгÎ второй обмотки, 847813 5 проходящий Ilo цепи: Второй делитель 7 напряжении, второй фазочув .твительный выпрямитель 10, Второй односторонн!Ий ограничитель 13, второй нивсртирующий усилитель 15 иа второй вход второго суммирующего (силителя 17. Сигнал, снимаемый со второй обмотки сельсииа-датчика 5, будет пропо,)ционалеи IICTIIIIIIOXIK положеиИ10 угла IIPpf К.la,(ки руля в диапазоне (+15 ) — (+30 ). При сигнале угла иерекладк. руля ог 0 ;(o — 15" работает первая цепь: первая обмотка сел ьсииа-датчика 5, третий делитель 8 иапряжеиия, трет!1!! (разочувств .!Телы1ый выпрямитель 11, двусторонний ограничитель 16, первый Вход !ггорого суммирующег!) усилителя 17, чс;всртый вход первого сум мирующего усилителя 4. При увеличении сигнала угла переклад1 и р IH oT — 15 до — 30 к ограии 1сииО)1у сигналу с первой обмотки сельсииа-датчика 5 дооавлястся сигнал с его третьей обмотки, проходящий ш) цепи: первый делитель 6 напряжения, первый фазочувствительиый выпрямитель 9, первый о,!Иосторониий ui.раничитель 12, первый цивертируюший усилитель 14, третий Вхо (второго суммирующего усилителя 17. Сигиал, снимаемый с третьей обмотки штагного сс,!ьсииа-датчика 5, б1дет пропорциоиалси истинному поло кению угла перекладки руля ь диапазеие (— 15 )— (— 30 ) . Таким образом, пре;(лагаемый авторулсВО Й п03ВОлит P l,1 е Б г) х 1 II P I I B o;(i c A ;(и с! Р 2ботать более падеж!го и !Очно, особеи!ю при изменении скорости хода су;(на, его загрузки и состояния моря. Фо р мула изобретен ич Авторулевой, содержащий ссльсии-(а т1и (гл 2 псрск. 111;11(и,)у, я Ii пер вы и С1". 1м !1рующий усилитель, к первому, второму и третьему входам которого подключены соответственно задатчик и датчик курса и датчик скорости изменения курса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и иадсжиости авторулевого, ои содержит второй суммирующий усилитель, последовательно соединенные первый делитель иапряжеиия, первьш фазочувствительный Выпрямитель, первый односторонний ограничитель и первый иивертирующий усилитель, последовательно соединенные второй делитель напряжения, второй фазочувствительный выпрямитель, второй односторо 1иий ограничитель и второй иивертирующий усилитель, последовательно сосдинеиныс третий делитель напряжения, третий фазочувствительный выпрямитель и двусторониий ограничитель, причем входы делителей о II211PH)I(CIIIIH СОЕДИИЕПЬ! С СООТВЕТСТВ) ЮЩИ МИ выходами сельсина-датчика угла перекладки руля, выход второго суммирующего усилителя подключен к четвертому входу первого суммирующего усилителя, а первый, второй и третий входы — к выходам соотвстствсиио первого и второго пнвертирующих усилителей и двустороннего Alpaiill-! ителя, Источники информации, 30 принятыс во виимаиис при экспертизе 1. Шлейер Г, Э. Управление подвижными надводными объектами автоматическое. — Э!1циклопсдия «Автоматизация производства и промышленная автох!атика», т. 4, М., 1965, с. 161 — 162. 2. Авторское свидетельство СССР № 460534, кл, Ci 05) D li 00, 1973. 4") 3. Авторское сьидетельство CCCl № 5538,4, кл, С! 05 Г> 1, 00, 1975 (прототип), 847813 - p1 Угол мйро о pgrta t гринго) ггоя лазарал.и гел6гана-Цпц i (град) F р Г 2 30 (г/>оо 1 5bix > и. 2 11,ч.. е 126 Заказ 3080 Ти1)агк 908 Подписное Загорская типография Уприопиграфизпагп Л1особписполкоча
