DE2110391C3 - Kursregler für Schiffe - Google Patents

Kursregler für Schiffe

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DE2110391C3
DE2110391C3 DE2110391A DE2110391A DE2110391C3 DE 2110391 C3 DE2110391 C3 DE 2110391C3 DE 2110391 A DE2110391 A DE 2110391A DE 2110391 A DE2110391 A DE 2110391A DE 2110391 C3 DE2110391 C3 DE 2110391C3
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Description

50 verringert.
Werden bei schlechtem Wetter die kursstörenden äußeren Einflüsse häufiger, so wird zwar der Schwellwert (oberhalb dessen die Begrenzereinrichtung un-
Die Erfindung betrifft einen Kursregler für Schiffe, wirksam gema,cht wird) vergrößert. Im Unterschied mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines der Ab- 55 zu dem eingangs erläuterten bekannten Kursregler ist weichung des tatsächlichen Schiffskurses von einem jedoch bei der erfindungsgemäßen Lösung die Häufigvorgegebenen Schiffskurs entsprechenden Signals sowie keit der Steueirvorgänge nicht für alle Wetterverhältmit einer Begrenzereinrichtung zur Begrenzung bzw. nisse gleichmäßig nach oben begrenzt. Der Kursregler Unterdrückung dieses Signals unterhalb eines einstell- hat vielmehr bei schlechtem Wetter die Möglichkeit, baren Schwellwertes zwecks Vermeidung unnützer 60 trotz des angehobenen Schwellwertes die Frequenz Regelvorgänge bei bestimmten kursstörenden äußeren der Steuersignale gegenüber ruhigem Wetter etwas zu Einflüssen. erhöhen, um auf diese Weise einem starken Gieren des
Weicht auf Grund äußerer Einflüsse (Seegang, Wind) Schiffes entgegenzuwirken.
der tatsächliche Schiffskurs vom vorgegebenen Schiffs- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an
kurs ab, so liefert der Kursregler ein entsprechendes 65 Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Steuersignal an die Ruderanlage des Schiffes. Da die F i g. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des
hierdurch ausgelöste Änderung des Schiffskurses eine grundsätzlichen Aufbaues eines bekannten Kursgewisse Zeit erfordert, darf die Frequenz der Steuer- reglers,
3 4
r i g. 2 ein Blockdiagran.m zur Veranschaulichung 11 jederzeit ändern, um sich stets ändernde äußere
lines Ausfuhrungsbeispieles des erfindunesgemäßen Störungen zu berücksichtigen. Wenn der Begrenzungs-
Cursreglers, einste'.lwert des Einstellmecharäsmus 11, der beim
F i g. 3 em Schaltbild des Ausführungsbeispieles Durchfahren von rauher See gewählt wurde, unvsr-
Jer Fi g. 2 im einzelnen 5 ändert bleibt und das Schiff mit diesem EinsteUwert
F i g. 4 bis 6 Blockschaltbilder weiterer Ausfüh- in ruhige See gelangt, so läßt die automatische Steuer-
rungsbeispiele der Erfindung. schleife das Schiff über eine lange Zeitdauer aus dem
An Hand von F i g. 1 sei zunächst ein üblicher Kurs laufen, was eine wirtschaftliche Navigation
Kursregler erläutert. Bei einem solchen System wird verhindert. Auch wenn der Einstellwert des Mechanis-
der tatsächliche Schiffskurs Θ, der ständig durch io mus 11, der beim Durchfahren einer ruhigen See
einen Kreiselkompaß oder einen Magnetkornpaß gewählt wurde, unverändert bleibt und das Schiff in
gewonnen wird, mit einem vorgegebenen Schiffskurs Θi rauhe See gerät, so erfolgen nutzlose Steuervorgänge
durch eine Addierstufe 1 verglichen. Eine Abweichung und verhindern eine ökonomische Schiffsnavigation.
(Oi - O) wird durch einen Wandler 2 in ein elektri- Es besteht somit ein erhebliches Bedürfnis für einen
sches Signal q umgewandelt, das der Abweichung 15 Kursregler, der den Begrenzungseinstellwert des
(0/ — O) entspricht; dieses Signal wird einem Ope- Mechanismus 11 in Abhängigkeit von äußeren Stö-
rationskreis 3 zugeführt. Bei einem Regler, der rungen automatisch ändert.
PD-Wirkung (Proportional- und Differentialwirkung) An Hand von F i g. 2 sei ein Ausführungsbeispiel hat, liefert der Operationskreis 3 ein elektrisches des erfindungsgemäßen Kursreglers erläutert. Elemente, Signal proportional dem Eingangssignal <j und ein 20 die denen in F i g. 1 entsprechen, sind in F i g. 2 elektrisches Signal entsprechend der Ableitung <f mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden des Signals <j. Ein Ausgangssignal O1 des Operations- im folgenden nicht näher erläutert,
kreises 3 wird einer Begrenzereinrichtung 4 zugeführt. Der Ku'sregler gemäß F i g. 2 unterscheidet sich Der Begrenzungswert der Begrenzereinrichtung 4 kann von der bekannten Ausführung gemäß F i g. 1 durch von Hand beliebig durch einen Einstellmechanismus. 11 25 das Vorhandensein einer zusätzlichen Steuereinricheingestellt werden. Die Begrenzereinrichtung 4 kann tung 18, die statt des üblichen Einstellmechanismus 11 beispielsweise eine solche Charakteristik besitzen, mit manueller Einstellung einen ersten Schaltungsteil 12 daß sie innerhalb des Einstellwertes eine geringe oder und einen zweiten Schaltungsteil 13 enthält. Die überhaupt keine Leitfähigkeit besitzt, während sie Steuereinrichtung 18 ist so ausgelegt, daß der Schalleitend wird, wenn der Signalwert den Einstellwert 30 tungsteil 12 mit dem Ausgangssignal des Wandlers 2 überschreitet. Der Einstellmechanismus 11 kann bei- gespeist wird, d. h. mit dem elektrischen Signal </\ spielsweise durch einen veränderlichen Widerstand das der Abweichung des tatsächlichen Schiffskurses Q gebildet werden. Die Begrenzereinrichtung 4 und der vom vorgegebenen Schiffskurs Oi proportional ist. Einstellmechanismus 11 verhindern einen nutzlosen Ferner wird der Schaltungsteil 12 mit einem Ausgangs-Steuervorgang bei äußeren Störungen, die auf das 35 signal ^1 des Schaltungsteiles 13 gespeist. Das Aus-Schiff einwirken. Ein Ausgangssignal O0 der Begrenzer- gangssignal ψ des Schaltungsteils 12 gelangt zum einrichtung 4 wird über eine Addierstufe 5 und einen Schaltungsteil 13 sowie zur Begrenzereinrichtung 4. Verstärker 6 einem Relaisbetätigungselement 7 züge- Ein Eingangssignal ψ des Schaltungsteils 12 wird führt und betätigt dieses Element, wodurch eine erzeugt, wenn das Schiff durch die äußeren Störungen Leistungseinheit 8 gesteuert wird, die einen Motor, 40 aus dem Kurs läuft. Wenn sich in diesem Falle die ein Öldrucksystem od. dgl. enthält. Ein Ausgangssignalo Amplitude dieses Signals (entsprechend dem Ausdieser Leistungseinheit 8 entspricht der mechanischen dem-Kurs-Laufen) vergrößert, wenn sich also der Position der Leistungseinheit 8. Dieses Signal d wird Absolutwert des elektrischen Signals vergrößert, und durch einen Waadler 9 in ein entsprechendes elektri- wenn dann der Absolutwert des Signals ψ das Aussches Signal umgewandelt und über einen Rück- 45 gangssignal <f, des Schaltungsteils 13 übersteigt, so kopplungskreis 10 als Signal oa wieder der Addierstufe 5 wird der Schaltungsteil 12 in eine Nichtbegrenzungszugeführt. In dieser Addierstufe 5 wird das Rück- Betriebsweise gebracht; demgemäß wird die Begrenzerkopplungssignal öt mit dem Eingangssignal ^0 ver- einrichtung 4 durch das Ausgangssignal ψ des Schalglichen. Ist das Rückkopplungssignal O2 proportional tungsteils 12 in eine Nichtbegrenzungs-Betriebsweise dem Ausgangssignal δ der Leistungseinheit 8, so ist 50 geführt. Unter solchen Umständen vergrößert sich das Ausgangssignal d proportional dem Eingangs- der Absolutwert des Ausgangssignals b0 der Begrenzersignal O0. Das Ausgangssignai d der Leistungseinheit 8 einrichtung 4, was eine Vergrößerung im Ruderentspricht somit einem Ruderbefehlswir.kel des Kurs- befehlswinkel δ bewirkt (wie oben an Hand von F i g. 1 reglers. Zum besseren Verständnis der Funktion dieses erläutert), so daß das Schiff im Sinne einer Uberein-Kursreglers sei eine kurze Erläuterung gegeben. Der 55 Stimmung des Schiffskurses Q mit dem vorgegebenen Kursregler verwendet als Eingang den tatsächlichen Schiffskurs θi gesteuert wird. Demgemäß wird auch Schiffskurs θ und den vorgegebenen Schiffskurs Oi der Absolutwert des elektrischen Signals 7, propor- und als Ausgang den Ruderbefehlswinkel ό entspre- tional der Abweichung (Qi Q), klein. 1st der Absochend der Differenz und führt beispielsweise die lutwert des elektrischen Signals ψ kleiner als das PD-Wirkungen aus. Entsprechend dem Ruderbefehls- 60 Ausgangssignal ψλ des Schaltungsteils 13, so wird der winkel b erfolgt ein Steuervorgang, der den tatsäch- Schaltungsteil 12 wieder auf eine Begrenzungs-Belichen Schiffskurs Q in Übereinstimmung mit dem triebsweise umgeschaltet (was bedeutet, daß bei vorgegebenen Schiffskurs Qi bringt. äußeren Störungen keine Steuervorgänge stattfinden); Der übliche Kursregler wird mit den Elementen 4 die Begrenzereinrichtung 4 wird durch das Ausgangsund 11 ausgerüstet, um bei äußeren Störungen nutz- 65 signal ψ des Schaltungsteils 12 gleichfalls in den lose Steuevvorgänge zu vermeiden, wenngleich diese Begrenzungs-Zustand umgeschaltet. Nach einer Um-Elemente von Hand betätigt werden. Der Kursregler schaltung des Schaltungsteils 12 aus der Nichtmuß jedoch den Einstellten des Einstellmechanismus begrenzungs-Betriebsweise in die Begrenzungs-Betriebs-
weise vergrößert sich das Ausgangssignal φχ des einrichtung 18 beschrieben. Elemente, die denen in Schaltungsieils 13 bis zu einem geeigneten Wert und F i g. 1 und 2 entsprechen, sind mit denselben Bezugshält den Schaltungsteil 12 positiv in der Begrenzungs- zeichen versehen. Der vorgegebene Schiffskurs Θ, Betriebsweise fest. Der Schaltungsteil 13 besitzt ferner wird durch ein Steuerrad oder einen Kurseinstelleine solche Charakteristik, daß sich sein Ausgangs- 5 knopf 20 auf ein Differentialgetriebe 22 der Addiersignal 9Ί mit Zunahme der Zeit leicht verringert. stufe 1 übertragen. Der tatsächliche Schiffskurs 6 Selbst wenn daher der Schaltungsteil 12 häufig aus der wird von einem Kreiselkompaß oder einem Magnet-Nichtbegrenzungs-Betriebsweise in die Begrenzungs- kompaß zu einem Zwischenverstärkerelement 21 geBetriebsweise umgeschaltet wird und sich das Aus- führt, das ein Synchronmotor oder ein Schrittmotoi gangssignal γχ bei jeder Umschaltung vergrößert, so io sein kann. Der Drehwinkel des Elementes 21 wird derr vergrößert sich doch das Ausgangssignal ^1 nicht Differentialgetriebe22 über Getriebe23a,236 zugeführt unbegrenzt. Ist das Schiff bei schlechtem Wetter großen Das Differentialgetriebe 22 erzeugt an seinem Ausgang äußeren Störungen ausgesetzt, so daß es häufig aus die Abweichung (Qi — Θ) zwischen dem vorgegebener dem Kurs läuft, so erfolgt häufig eine Umschaltung Schiffskurs Qi und dem tatsächlichen Schiffskur· Θ des Schaltungsteils 12 von der Nichtbegrenzungs- 15 Dieses Ausgangssignal wird über Getriebe 24a, 241 Betriebsweise auf die Begrenzungs-Betriebsweise; der einem Potentiometer POT1 des Wandlers 2 zugeführt Durchschnittswert des Ausgangssignals 7,, der ein und verstellt dieses Potentiometer entsprechend. Da: Maß für den Einstellgrenzwert ist, vergrößert sich Potentiometer POT1 ist an eine Gleichstromquelle ± \ gleichfalls. Der Einstellgrenzwert vergrößert sich also, angeschlossen und erzeugt eine Ausgangsspannung q um nutzlose Steuervorgänge entsprechend den äußeren 20 entsprechend der Stellung des Potentiometerabgriffes Störungen zu vermeiden. Hat sich das Wetter dagegen Das elektrische Signal r/ ist somit der Abweichung gebessert, so daß das Schiff auf Grund äußerer Stö- (Qi — Θ) proportional. Es wird dem Operationskreis 2 rungen weniger aus dem Kurs läuft, so wird die zugeführt, der ein PD-Signal entsprechend den-Frequenz der Umschaltung des Schaitungsteils 12 Eingangssignal ψ erzeugt und ein Ausgangssignal O1 von der Nichtbegrenzungs-Betriebsweise auf die Be- 25 liefert. Der Operationskreis 3 braucht nicht so, wie grenzungs-Betriebsweise kleiner: der Schaltungsteil 13 in der Zeichnung dargestellt, ausgeführt zu sein; es verringert demgemäß sein Ausgangssignal ^1 mit sind auch andere bekannte Schaltungen möglich zunehmender Zeit, so daß der Einstellgrenzwert ver- sofern sie ein PD-Signal erzeugen. Bei der dargestellter kleinert wird. Im aligemeinen bleibt der Durchschnitts- Ausführung enthält der Operationskreis 3 einer wert der äußeren Störungen, denen das Schiff ausgesetzt 30 Operationsverstärker A1, einen Widerstand R1 unc ist, wenigstens während einiger Stunden unverändert; einen an den Eingang des Verstärkers A1 angeschlos· der Durchschnittswert des Einstellgrenzwertes ^1 wird senen Kondensator C1 zur jeweiligen Erzeugung dei in der ganzen Zeit auf einem optimalen Wert gegenüber Proportional- und des Differentialsignals. Ferner isi den äußeren Störungen gehalten. Die Vergrößerung ein veränderlicher Widerstand VR1 zur Einstellung des Ausgangssignals φ1 auf Grund der Frequenz der 35 des Differentialsignals, ein Widerstand R zur Filterung Änderung des Schaltungsteils 12 aus der Nichtbe- des Differentialsignals vorgesehen, ferner ein Wider grenzungs-Betriebsweise in die Begrenzungs-Betriebs- stand R2 und ein Kondensator C2, die beide als Rück weise ist also im Gleichgewicht mit der Verringerung kopplung des Operationsverstärkers A1 geschaltet sind des Ausgangssignals 7?j auf Grund des Zeitablaufes; Das Ausgangssignal S1 des Operationsverstärkers 2 der Durchschnittswert des Ausgangssignals 7! wird 40 wird der Begrenzereinrichtung 4 zugeführt, von dei somit auf einem Optimalwert entsprechend den sich über die Widerstände Rt und A5 ein Ausgangsäußeren Störungen gehalten. Für mäßige Änderungen signal O0 ergibt. Dieses Ausgangssignal <50 wird dei der äußeren Störungen während vieler Stunden wird Addierstufe 5zugeführt. Inder BegrenzereinrichtungA der optimale Einstellgrenzwert stets als Durchschnitts- ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor Q1 zwischer wert des Ausgangssignals ψΛ gegeben. Wenn das Schiff 45 dem Verbindungspunkt der Widerstände Rt und R, auf Grund äußerer Störungen kurzzeitig aus dem und Masse angeordnet. Eine Diode D1 ist an das Toi Kurs läuft und die Amplitude der Kursabweichung des Feldeffekttransistors Q1 angeschlossen. Das Ausden Durchschnittswert des Einstellgrenzwertes Cf1 über- gangssignal ψ des die Begrenzereinrichtung speisender steigt, so wird der Schaltungsteil 12 aus der Begren- Schaltungsteiles 12 wird über die Diode D1 dem Toi zungs-Betriebsweise auf die Nichtbegrenzungs-Be- 50 des Feldeffekttransistors Q1 zugeführt und Steuer triebsweise umgeschaltet, so daß auch die Begrenzer- diesen in den leitenden oder nichtleitenden Schalt einrichtung 4 in die Nichtbegrenzungs-Betriebsweise zustand. Das Ausgangssignal O0 des Signalbegrenzer! gebracht wird; dadurch wird ihr Ausgangssignal φ0 wird über die Addierstufe 5 dem Servoverstärker ( und demgemäß der Ruderbefehlswinkel δ vergrößert; zugeführt und speist die Relaiseinheit 7. Sie enthäl1 das Schiff wird hierdurch in einem Sinne gesteuert, 55 zwei Relais, die selektiv entsprechend der Polaritä; daß der tatsächliche Schiffskurs Q in Übereinstim- des Ausgangssignals des Servoverstärkers 6 betätig mung mit dem vorgegebenen Schiffskurs Gi korrigiert werden; statt dessen kann die Relaiseinheit auch wird. zwei Relaisverstärker enthalten, die selektiv je nach
Der in F i g. 2 veranschaulichte erfindungsgemäße der Polarität des Ausgangssignals des Servover· Kursregler stellt somit den Begrenzungswert auto- 60 stärkers 6 gespeist werden. Durch die Relaiseinheit" matisch in Abhängigkeit von den äußeren Störungen wird die Leistungseinheit 8 gespeist, die ihr Ausgangsein und gewährleistet damit -eine sichere und wirt- signal ό entsprechend ändert. Das Signal der Leistungsschafiliche automatische Steuerung. einheit 8 wird auf den beweglichen Abgriff eine;
An Hand von F i g. 2 wurde das Erfindungsprinzip Potentiometers POT2 des Wandlers 9 übertragen. Da«
sowie ein Ausführungsbeispiel erläutert. An Hand 65 Potentiometer POT2 des Wandlers 9 ist an eine
von F i g. 3 sei im folgenden der Hauptteil eines Spannungsquelle ±V angeschlossen; das Potentia
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kurs- des Abgriffes des Potentiometers POT2 ist pro-
regiere, nämlich ein Ausführungsbeispiel der Steuer- portional dem mechanischen Ausgangssignal ύ dei
Leisiungseinheit 8. Der Abgriff des Potentiometers dieser eine Hysteresischarakteristik zur Stabilisierung POT2 führt das elektrische Signal O2 über eine Reihen- seiner Funktion erhält; dieses Ausgangssignal ψ beschaltung eines veränderlichen Widerstandes VR2 und einfiußt nicht sehr das Potential am positiven Eingangseineii Widerstandes R6, die den Rückkopplungskreis 10 anschluß (+) des Verstärkers A3. Die Spannung + V bilden, zur Addierstufe 5. Das elektrische Signal O2 5 ist eine Vorspannungsquelle, die das Potential ψ2 und das Ausgangssignal O0 der Begrenzereinrichtung 4 selbst dann etwas positiv macht, wenn das Ausweisen entgegengesetzte Polarität auf; die Leistungs- gangssignal ^1 Null ist und daher das Potential ψ2 einheit 8 wird gesteuert, bis das Eingangssignal zum nicht sehr beeinflußt. Die Spannung + V kann ge-Servoverstärker 6 auf Null zurückgeführt ist. Das wünschtenfalls weggelassen werden. Das Ausgangsmechanische Ausgangsüignal der Leistungseinheit 8, l0 signal ^1 übt ferner einen großen Einfluß auf das nämlich der Ruderbefehlswinkel ό, ist proportional Potential φ2 aus, um es proportional zum Ausgangsdem Ausgangssignal ύ0 der Begrenzereinrichtung 4; signal φι zu machen. Wenn daher der Absolutwert die Proportionalitätskonstante des Ruderbefehlswin- (| (/ |) des Potentials φ am negativen Eingangskels ό wird durch den veränderlichen Widerstand VR2 anschluß des Verstärkers A3 niedriger als der des des Rückkopplungskreiiies 10 eingestellt. Dieser Wider- 15 Potentials q2 am positiven Eingangsanschluß des Verstand VR2 bestimmt somit das Ruderwinkelverhältnis stärkers A3 ist, wird das Ausgangssignal ψ des Verdes Kursreglers. Die Wandler 2 und 9 sind als Poten- stärkers A3 ein gesättigtes positives Potential des tiometer angenommen; sie können jedoch auch aus Venitärkers A3, so daß der Feldeffekttransistor Q1 einem Synchronmotor und einem Demodulator be- der ßegrenzereinrichtung 4 leitend ist. Während also stehen. Die Steuereinrichtung 18 läßt sich ferner bei 20 das Ausgangssignal ψ des Verstärkers A3 das positive einem System verwenden, bei dem die Einstellung Sättigungspotential besitzt, bleibt die die Begrenzerdes Ruderwinkelverhältnisses durch Dämpfung des einrichtung speisende Schaltung 2 in der Nichtelektrischen Signals O0 statt mittels des Rückkopp- begrenzungs-Betriebsweise. 1st der Absolutwert des lungskreises 10 erfolgt. Potentials ψ am negativen Eingangsanschluß des VerAufbau «nd Wirkungsweise eines Ausführungsbei- 25 stärkers A3 größer als der des Potentials </.2 am positispieles der zusätzlichen Steuereinrichtung 18 zur ven Eingangsanschluß des Verstärkers A3, so nimmt automatischen Grenzwerteinstellung seien im folgen- das Ausgangssignal ψ des Verstärkers A3 ein negatives den näher erläutert. Die Steuereinrichtung 18 zur Sättigungspotential des Verstärkers A3 an, so daß der automatischen Grenzwerteinslellung enthält den ersten Feldeffekttransistor Q1 der Begrenzereinrichtung 4 Schaltungstell 12, die den Begrenzer speist, sowie den 30 nichtleitend wird. Während also das Ausgangssignal ψ zweiten Schaltungsteil 13. Der Operationsverstärker des Verstärkers A3 dem negativen Sättigungspotential A2 des Schaltungsteiles 12 wird mit dem elektrischen entspricht, bleibt der Schaltungsteil 12 in der BeSignal φ gespeist, das die Abweichung des tatsächlichen grenzungs-Betriebsweise.
Schiffskurses von vorgegebenen Schiffskurs wiedergibt. Im folgenden sei der Aufbau des zweiten Schaltungs-Eirie Eingangsschaltung des Verstärkers A2 enthält 35 teiles 13 näher beschrieben. Das Ausgangssignal ψ einen Widerstand Λ7 zwischen dem negativen Ein- des Schaltungsteiles 12 wird über einen Widerstand Λ14 gangsanschluß (.—) des Verstärkers A2 und dem und eine Diode Z)4 der Basis eines Transistors Q2 Eingang φ des Schaltungsteiles 12, weiterhin zwei Dioden zugeführt, dessen Emitter über eine Diode D9 an eine D2 und D3. In diesem Falle ist der positive Eingangs- Stromquelle -t- V angeschlossen ist und dessen Kollekanschluß (+) des Verstärkers A2 an den Verbindungs- 4O tor über einen Widerstand ^15 mit Masse verbunden punkt der Dioden D2, D3 angeschlossen, die in Reihe ist und außerdem mit einer Elektrode eines Kondenzueinander gegensinmg zwischen den Ausgang des sators C3 verbunden ist, wobei ein veränderlicher Potentiometer POT1 und Masse geschaltet sind. Ein Widerstand VR3 zwischen der anderen Elektrode Widerstand Rs liegt zwischen dem Ausgangsanschluß dieses Kondensators und Masse liegt. Der Verbindungsund dem negativen Eingangsanschluß (.—) des Ver- 45 punkt des Kondensators C3 mit dem veränderlichen stärkers A2. Der Verstärker A2 erzeugt als Ausgangs- Widerstand VR3 ist mit dem Eingangsanschluß eines signal den Absolutwert | 9. j des Eingangssignales </.. Operationsverstärkers A1 über die Reihenschaltung Es wird über einen Widerstand R9 dem negativen einer Diode Z)5 und eines Widerstandes R1B verbunden. Eingangsanschluß (—) eines Operationsverstärkers A3 Der Ausgangsanschluß des Verstärkers At liegt übei zugeführt. Der positive Eingangsanschluß (+) des 50 eine Reihenschaltung von Widerständen R1S und A11 Verstärkers A3 ist an den Verbindungspunkt der an Masse. Ein Widerstand R17 ist zwischen den Widerstände R10 und Rn angeschlossen. Das Aus- Verbindungspunkt der Widerstände R1S, R19 und derr gangssignal ψ des Verstärkers A3 wird durch die Eingangsanschluß des Verstärkers A1 angeordnet. Dei Widerstände R10 und R11 im Spannungswert geteilt; Ausgangsanschluß des Verstärkers A4 liegt über einer die geteilte Spannung wird positiv zum positiven 55 veränderlichen Widerstand KA4 an Masse. Ein Kon Eingangsanschluß (+) zurückgeführt. Eine Strom- densator C4 ist mit dem Abgriff des veränderlicher quelle -f V ist über einen Widerstand R13 an den pcsi- Widerstandes VR4 und dem Eingangsanschluß dei tiven Eingangsanschluß (-f) angeschlossen und erteilt Verstärkers A1 verbunden. Der Ausgangsanschluß dei hierdurch eine Vorspannung. Das Ausgangssignal ^1 Verstärkers A1 ist ferner mit seinem Eingangsanschlul des zweiten Schaltungsteiles 13 wird über einen 60 über eine Zener-Diode Z)8 zur Begrenzung des Aus Widerstand R12 dem positiven Eingangsanschluß (+) gangssignals des Verstärkers A1 und eine gegen des Verstärkers A3 zugeführt. Das Potential q2 am sinnig zur Zener-Diode Z)8 angeordnete Diode D positiven Eingangsanschluß (-f) des Verstärkers A 3 verbunden. Eine Diode Z)6 liegt parallel zur Diode D hängt daher vom Ausgangssignal ψ des Verstärkers A3, in Gegenrichtung. Ein Widerstand R20 ist zwischen dei von der Vorspannung -+- V und vom Ausgangssignal ^r1 65 Verbindungspunkt der Zener-Diode Z)8 und de des Schaltungsteiles 13 ab; das Ausgangssignal ψ wird Diode Z)7 und Masse angeordnet. Das Ausgangssigna jedoch unter den Spannungssignalen ψ, -j-V und (J1 des Schaltungsteiles 13, nämlich das Ausgangssignal 9: positiv zum Verstärker A3 zurückgeführt, so daß des Verstärkers A4, wird über den Widerstand A3
dem positiven Eingangsanschluß des Verstärkers A3 des Schaltungsteiles 12 zugeführt.
Die Wirkungsweise des Schaltungsteiles 13 ist folgendermaßen: Wenn sich der die Begrenzereinrichtung speisende Schaltungsteil 12 in der Begrenzungs-Betriebsweise befindet und sein Ausgangssignal ψ dem positiven Sättigungspotential entspricht, befindet sich der Transistor Q2 des Schaltungsteiles 13 im nichtleitenden Zustand. Ist der Schaltungsteil 12 auf Nichtbegrenzungs-Betriebsweise umgeschaltet, und nimmt sein Ausgangssignal ψ das negative Sätligungspotential an, so wird der Transistor Q2 leitend, und der Kondensator C3 des Schaltungsteiles 13 wird mit der in F i g. 3 angegebener Polarität aufgeladen. Zu diesem Zeitpunkt wird am veränderlichen Widerstand VR3 durch den Ladestrom eine Spannung erzeugt; die Diode D-, verhindert jedoch, daß diese Spannung zum Verstärker Ax gelangt. Der Verstärker Ax wird somit durch diese Spannung nicht beeinflußt. 1st der Schaltungsteil 12 auf Begrenzungs-Betriebsweise zurückgeführt und besitzt das Ausgangssignal y' das positive Sättigungspotential, so wird der Transistor Qz nichtleitend; die im Kondensator C3 gespeicherte Ladung entlädt sich über die Elemente C3-R^-VR3-C3. Die durch diesen Entladungsstrom am veränderlichen Widerstand VR3 erzeugte Spannung macht die Diode Db leitend, so daß ein Strom in den Eingangskreis des Verstärkers A1 flieljt. Da die Rückkopplungsschaltung des Verstärkers Ax den Kondensator C4 enthält, erfüllt der Verstärker Ax die Funktion eines Integrators. Das Ausgangssignal f/j des Verstärkers /J4 vergrößert sich demgemäß, so daß ein Rückkopplungsstrom entsprechend der Gesamtsumme des Eingangsstromes erzeugt werden kann. Außerdem gehört zum Verstärker Ax noch der Entladekreis, der aus den Widerständen R1-, Rlit und /?19 besteht; die im Kondensator C1 gespeicherte Ladung wird allmählich mit fortschreitender Zeit über den Entladungskreis entladen, so daß sich allmählich das Ausgangssignal 7, des Verstärkers Ax mit zunehmender Zeit verringert.
Wenn der Schaltungsteil 12 aus der Nichtbegrenzungs-Betriebsweise in die Begrenzungs-Betriebsweise umschaltet, vergrößert sich das Ausgangssignal 7, des Schaltungsteiles 13. Ferner verringert sich das Ausgangssignal V1 allmählich mit zunehmender Zeit. Es ist nun ein wesentliches Kennzeichen, daß sich das Ausgangssignal </! des Schaltungsteiles 13 nur dann vergrößert, wenn der Schaltungsteil 12 von der Nichtbegrenzungs-Betriebsweise in die Begrenzungs-Betriebsweise übergeht. Vergrößert sich nämlich das Ausgangssignal 7,, wenn der Schaltungsteil 12 von der Begrenzungs-Betriebsweise in die Nichtbegrenzungs-Betriebsweise umgeschaltet wird, so kehrt der Schaltungsteil 12 unverzüglich zur Begrenzungs-Betriebsweise zurück, um zu verhindern, daß unnötige Steuervorgänge stattfinden. Mit den Schaltungsteilen 12 und 13 wird der Grenzwert automatisch in Abhängigkeit von den äußeren Störungen eingestellt, wodurch eine zuverlässige und wirtschaftliche automatische Schiffssteuerung auf See ermöglicht wird. In diesem Falle dient die im Schaltungsteil 13 vorgesehene Zener-Diode Z)8 zur Bestimmung der oberen Grenze des Ausgangssignals 7, des Verstärkers A 4, die dem maximalen Einstellgrenzwert entspricht, der für den Kursregler benötigt wird. Der im Schaltungsteil 13 verwendete variable Widerstand VR3 dient ferner zur Einstellung der Vergrößerung des Ausgangssinnais ^1 des Schahungsteiles 13, wenn der Schaltungsteil 12 aus der Nichtbegrenzungs-Betriebsweise in die Begrenzungs-Betriebsweise umgeschaltet wird. Der veränderliche Widerstand VRx stellt das Verhältnis ein, gemäß dem sich das Ausgangssignal ^1 mit zunehmender Zeit verringert. Was die Einstellung der veränderlichen Widerstände VR3 und VRx anbelangt, so genügt es, sie nur ein einziges Mal auf geeignete Werte einzustellen, wenn der Kursregler durch einen Fachmann installiert wird.
Bei dem in F i g. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Kursregler kann der Schaltungsteil 12 auch in anderer Weise ausgebildet sein, solange er eine gleichartige Funktion erfüllt. Beispielsweise kann die Absolutwertcharakteristikschaltung des Verstärkers A2 eine von vielen anderen bekannten Schaltungen sein; der Verstärker A3 kann ein Vergleichsglied, eine Schmitt-Schaltung od. dgl. sein. Der obenerwähnte zweite Schaltungsteil 13 ist ein Treppensignalgenerator und braucht nicht in der aus F i g. 3 ersichtlichen Weise ausgestaltet zu sein; es sind vielmehr zahlreiche andere Schaltungen, beispielsweise mechanischer oder elektromechanischer Art, möglich. Die Begrenzereinrichtung 4 gemäß F i g. 3 kann ferner beispielsweise durch eine Schaltung ersetzt werden, in der ein MOS-FET-Transistor parallel zum Widerstand Rx oder /?6 geschaltet ist, an Stelle des Feldeffekttransistors Q1. Auch hinsichtlich der Operalionsschaltung3 braucht nicht das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel gewählt zu werden. Es kann ferner eine Schaltung vorgesehen werden, die eine Anzahl von Kondensatoren und Widerständen enthält und ohne Operationsverstärker Ax arbeitet, ferner ein Kreis, bei dem das Differentialsignal nicht durch den Kondensator C1 erzeugt wird, sondern durch einen im Kreiselkompaß vorgesehenen und an den Eingang des Verstärkers A1 angeschlossenen Tachometer.
Es gibt ferner Kursregler, bei dem das PD (Proportional + Differential)-Signal im Operationskreis 3 und das PI (Proportional -f- lntegral)-Signal im
Rückkopplungskreis 10 erzeugt werden. Ferner gibt es Kursregler, bei denen das P-Signal im Operationskreis 3 und das PID-Signal im Rückkopplungskreis 10 erzeugt werden. Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße zusätzliche Steuereinrichtung 18 auch bei
derartigen Kursreglern verwendet werden kann.
F i g. 4 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kursreglers, wobei Elemente entsprechend denen der F i g. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Bei dem in F 1 g. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal <f des Wandlers 2, d. h. das elektrische Signal entsprechend der Abweichung (Qi — O), als Eingangssignal für den Schaltungsteil 12 benutzt. Bei der Ausführung gemäß F i g. 4 wird dagegen als
Eingang für den Schaltungsteil 12 das Ausgangssigna des Operationskreises 3 verwendet, d. h. das elektrische Signal O1 entsprechend dem PD-Wert der Differen; (Θί — Θ). Abgesehen hiervon ist das Ausführungsbei spiel der F i g. 4 im wesentlichen identisch mit den der F i g. 2, so daß keine ins einzelne gehende Be Schreibung erforderlich erscheint. Auch bei den Beispiel der F i g. 4 wird ein optimaler Einstellgrenz wert automatisch durch die zusätzliche Steuerschaltuni 18 in Abhängigkeit von den äußeren Störungen erzeugt
Die zusätzliche Steuerschaltuns 18 gemäß Fig.' kann bei einem Kursregler Verwendung finden, be dem die PD-Wirkung ind~die PI-Wirkungjeweilsdurcl den Operationskreis 3 und den Rückkopplungskreis H
erzeugt werden. Ferner kann die zusätzliche Steuerschaltung 18 gemäß F i g. 4 auch bei einem Kursregler benutzt werden, bei dem das P-Signal und das PID-Signal jeweils durch den Operationskreis 3 und den Rückkopplungskreis 10 erzeugt werden.
F i g. 5 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kursreglers, wobei Elemente entsprechend denen der F i g. 2 mit denselben Bezugszeichen veranschaulicht sind. Die Ausführung gemäß F i g. 5 entspricht der in Fig. 2 mit Ausnahme der Anordnung der Schaltungsteile 3 und 4. Sie sind so vorgesehen, daß das Ausgangssignal (/ des Wandlers 2 entsprechend der Abweichung (Θΐ -Q) zwischen dem vorgegebenen Schiffskurs Qi und dem tatsächlichen Schiffskurs Q (zugeführt von der Addierstufe 1) über den Begrenzer 4 dem Operationskreis 3 zugeführt wird, dessen Ausgangssignal der Addierstufe 5 zugeführt wird. Die zusätzliche Steuereinrichtung 18 kann wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 aufgebaut sein.
F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Elemente entsprechend denen der F i g. 2 mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem der F i g. 2 mit der Ausnahme, daß das Ausgangssignal ψ des Wandlers 2 und das Ausgangssignal ψ des die Begrenzereinrichtung speisenden Schaltungsteiies 12 einer weiteren Begrenzereinrichtung 14 zugeführt werden, deren Ausgangssignal zu einer Integrationsschaltung 15 gelangt, deren Ausgangssignal ^3 seinerseits der Addierstufe 5 zugeführt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt die Integrationsschaltung 15 ein Integral Wirkungssignal, der Operationskreis 3 liefert das PD-Signal, und der Rückkopplungskreis 10 erzeugt das Proportionalsignal; der Kursregler erfüllt
ίο als Ganzes eine PID-Funktion.
Auch bei dem Kursregler gemäß F i g. 6 ergibt die zusätzliche Steuereinrichtung 18 die gleiche Funktion und damit die gleichen Vorteile, wie an Hand der F i g. 2 und 3 bereits erläutert. Die Begrenzereinrichtung 14 kann der Begrenzereinrichtung 4 gemäß F i g. 3 entsprechen. Die Integrationsschaltung 15 kann ein bekannter Integrator sein, der einen Kondensator im Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers benutzt.
Kursregler, bei denen ein Block 16, enthaltend die Begrenzereinrichtung 14 und die Integrationsschaltung 15 (vgl. Fig. 6) bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 4 und 5 in gleicher Weise wie bei F i g. 6 vorgesehen ist, wobei gleichfalls eine PID-Funktion erfüllt wird, ergeben gleichfalls eine sichere und wir)schaftliche automatische Steuerung.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 signale einen gewissen Wert nicht überschreiten, wenn Patentansprüche· unnötige Leistungsverluste vermieden werden sollen. Es ist bekannt (wie an Hand von F ι g. 1 der
1. Kursregler für Schiffe, mit einer Einrichtung Zeichnung noch erläutert wird), den Schwellwert der zur Erzeugung eines der Abweichung des tatsäch- 5 Begrenzereinrichtung (unterhalb dessen Steuersignale liehen Schiffskurses von einem vorgegebenen zur Vermeidung unnützer Regelvorgänge begrenzt Schiffskurs entsprechenden Signals sowie mit einer bzw. unterdrückt werden) von Hand einzustellen. Begrenzereinrichtung zur Begrenzung bzw. Unter- Eine optimale Anpassung dieses Schwellwertes an drückung dieses Signals unterhalb eines einstell- unterschiedliche äußere Einflüsse erfordert jedoch baren Schwellwertes zwecks Vermeidung unnützer io beträchtliche Erfahrung und ständige Aufmerksamkeit. Regelvorgänge bei bestimmten kursstörenden äuße- Es ist ferner bekannt (DT-OS 15 88 368), die
ren Einflüssen, dadurch gekennzeich- zeitliche Anzahl der an die Ruderanlage gegebenen net, daß eine zusätzliche Steuereinrichtung (18) Steuersignale zu ermitteln und in Abhängigkeit hiervon einen ersten Schaltungsteil (12) und einen zweiten den Schwellwert der Begrenzereinrichtung so zu Schaltungstal (13) enthält, von denen der ausgangs- 15 ändern, daß die Frequenz der Steuersignale unabseitig (Signal ψ) mit der Begrenzereinrichtung (4) hängig von den äußeren Einflüssen unterhalb eines verbundene erste Schaltungsteil (12) eingangsseitig bestimmten Wertes gehalten wird. Die Funktion eines mit dem der Kursabweichung entsprechenden derartigen Kursreglers ist jedoch insbesondere bei Signal (7) bzw. einem hiervon abgeleiteten Signal schlechtem Wetter (d.h. bei starken kursstörenden (O1) und mit dem Ausgangssignal (7j) des zweiten 20 äußeren Einflüssen) unbefriedigend, da die Begrenzung Schaltungsteiles (13) gespeist ist, während der der Zahl der Steuervorgänge auf denselben Wert Eingang des zweiten Schaltungsteiles (13) mit dem wie bei ruhigem Wetter hier (bei schlechtem Wetter) Ausgang des ersten Schaltungsteiles (12) verbunden zu besonders großen Steuersignalen und dadurch zu ist, wobei der erste Schaltungsteil (12) das der einem starken Gieren des Schiffes führt.
Kursabweichung entsprechende bzw. hiervon abge- jj Der Eifindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, leitete Signal (7 bzw. O1) mit dem Ausgangssignal unter Vermeidung dieser Nachteile einen Kursregler (71) des zweiten Schaltungsteiles (13) vergleicht der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch und dann, wenn das erste Signal (9: bzw. O1) das bei ganz unterschiedlichen kursstörenden Einflüssen zweite Signal (7,) übersteigt, ein die Begrenzerein- eine optimale Kursregelung erfolgt,
richtung (4) unwirksam machendes Freigabesignal 30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch (ψ) liefert, und wobei ferner der zweite Schaltungs- gelöst, daß eine zusätzliche Steuereinrichtung einen teil (13) die zeitliche Häufigkeit des Freigabesignals ersten Schaltungsteil und einen zweiten Schaltungsteil (ψ) ermittelt und bei zunehmender Häufigkeit sein enthält, von denen der ausgangsseitig mit der Begren-Ausgangssignal (^1) vergrößert und bei kleiner zereinrichtung verbundene erste Schallungsteil einwerdenden Häufigkeit verringert. 35 gangsseitig mit dem der Kursabweichung entsprechen-2. Kursregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn- den Signal bzw. einem hiervon abgeleiteten Signal und zeichnet, daß der erste Schaltungsteil (12) einen mit dem Ausgangssignal des zweiten Schaltungsteiles Absolutwertkreis (A2, R1, R6, D2, D3) und ein gespeist ist, während der Eingang des zweiten Schal-Vergleichsglied (A3, R9, R10, Rn, R12, R13) enthält, tungsteiies mit dem Ausgang des ersten Schaltungsteiles wobei der Absolutwertkreis mit dem der Kurs- 40 verbunden ist, wobei der erste Schaltungsteil das der abweichung entsprechenden Signal (7-) gespeist Kursabweichung entsprechende bzw. hiervon abgewird, das Vergleichsglied das Ausgangssignal des leitete Signal mit dem Ausgangssignal des zweiten Absolutwertkreises mit dem Ausgangssignal (^1) Schaltungsteiles vergleicht und dann, wenn das erste des zweiten Schaltungsteiles (13) vergleicht und Signal das zweite Signal übersteigt, ein die Begrenzerdie Begrenzereinrichtung (4) durch das Ausgangs- 45 einrichtung unwirksam machendes Freigabesignal signal des Vergleichsgliedes gesteuert wird. liefert, und wobei ferner der zweite Schaltungsteil die
zeitliche Häufigkeit des Freigabesignales ermittelt und bei zunehmender Häufigkeit sein Ausgangssignal vergrößert und bei kleiner werdenden Häufigkeit
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