RU2072547C1 - Система управления движением судна - Google Patents
Система управления движением судна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2072547C1 RU2072547C1 RU92010369A RU92010369A RU2072547C1 RU 2072547 C1 RU2072547 C1 RU 2072547C1 RU 92010369 A RU92010369 A RU 92010369A RU 92010369 A RU92010369 A RU 92010369A RU 2072547 C1 RU2072547 C1 RU 2072547C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- rudder
- output
- sensor
- speed
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к управлению подвижными объектами, в частности к управлению движением судна по заданному курсу. Цель изобретения - повышение надежности системы управления путем своевременного диагностирования сбоя в ее работе. Это достигается тем, что система дополнительно снабжена блоком формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10, моделью рулевого привода 11, двумя сумматорами 12, 13, двумя интеграторами 14, 15 и двумя индикаторами 16, 17, соответствующим образом соединенных между собой и с другими функциональными блоками системы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к управлению подвижными объектами, в частности к управлению движением судна по заданному курсу.
Известны авторулевые, обеспечивающие автоматическое движение судна по заданному курсу (авт. св. СССР N 229651, кл. G 05 D 1/00, Б.И. N 33, 1968), в которых используется в качестве основного датчика угла курса гипокомпас. Сигнал угловой скорости курса, необходимый для формирования закона управления, вырабатывается в блоке дифференцирования. Для повышения качества управления судном по курсу при волнении в закон управления кроме сигналов курса, производной угла курса и угла перекладки руля введен также сигнал, компенсирующий карданную ошибку в канале угла курса.
Несмотря на усложнение закона управления, существенного повышения качества стабилизации в известных авторулевых добиться не удалось, а усложнение привело только к снижению надежности системы управления.
Известна также система управления движением судна по курсу (Патент Англии N 129378, НКИ 3R321, кл. G 05 D 1/00), принятая нами в качестве прототипа, содержащая датчик курса, датчик угловой скорости, датчик угла перекладки руля, датчик скорости хода, а также задатчик курса, вычислитель и рулевой привод.
Прототип оказался более сложным, чем ранее рассмотренная система из-за перестройки коэффициентов в функции от скорости хода судна. Однако усложнение без привлечения средств диагностики и контроля привело к снижению надежности, а для таких ответственных систем автоматического управления это недопустимо в виду повышения требований к безопасности управления судном.
Цель изобретения повышение качества, безопасности автоматического управления, т. е. повышение надежности системы путем диагностирования сбоя в ее работе. Эта задача решается:
восстановлением сигнала скорости перекладки руля, сравнением этого сигнала с сигналом выработанным системой, и, при недопустимом их расхождении, выдачи сигнала о сбое;
восстановлением сигнала угла перекладки руля, сравнением его с истинным положением баллера руля и, при недопустимо большой разнице, индикацией о сбое.
восстановлением сигнала скорости перекладки руля, сравнением этого сигнала с сигналом выработанным системой, и, при недопустимом их расхождении, выдачи сигнала о сбое;
восстановлением сигнала угла перекладки руля, сравнением его с истинным положением баллера руля и, при недопустимо большой разнице, индикацией о сбое.
Повышение надежности и живучести системы управления, отличающей ее от прототипа, реализуется введением в систему двух интеграторов, двух сумматоров, модели рулевого привода, двух блоков формирования сигнала и восстановления сигнала скорости перекладки руля, двух индикаторов, соответствующим образом соединенных между собой и с известными элементами системы.
Указанные выше существенные отличительные признаки в своей совокупности обеспечивают появление в предлагаемой системе двух новых качеств повышение точности управления, и, что особенно важно, безопасности управления движением судна, т.к. обеспечивается контроль и диагностирование исправности блока формирования сигнала скорости перекладки руля по невязке скорости перекладки руля и исполнительного органа с рулевым регулятором по невязке угла перекладки руля (в том числе контролируется наличие питания на приводе).
На чертеже дана функциональная схема управления, которая содержит датчик курса 1, датчик угловой скорости 2, датчик углового ускорения 3, датчик угла перекладки руля 4, датчик скорости хода 5, задатчик курса 6, блок формирования сигнала скорости перекладки руля 7, рулевой привод 8, множитель 9, блок формирования восстановленного сигнала скорости переключения руля 10, модель рулевого привода 11, сумматоры 12, 13, интеграторы 14, 15 и индикаторы 16, 17.
Цифрой 18 обозначено судно.
Датчики 1 3 и задатчик 6 подключены к соответствующим входам блока 7 и блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10. Датчик 4 угла перекладки руля и датчик скорости хода 5 через множитель 9 соединены с пятым входом блока формирования сигнала скорости перекладки руля 7 и модели вычислителя 10. Выход блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10 через первый сумматор 12 и первый интегратор 14 соединен с первым индикатором 16. Второй вход первого сумматора 12 соединен с выходом блока формирования сигнала скорости перекладки руля 7. Выход блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10 соединен также через модель рулевого привода 11, второй сумматор 13 и второй интегратор 15 с вторым индикатором 17. Второй вход второго сумматора 13 соединен с выходом датчика 4 угла перекладки руля, а выход второго сумматора 13 подключен также к шестому входу блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10. Выходы обеих интеграторов 14,15 соединены соответственно со своими вторыми входами.
В качестве датчиков 1 5 могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью приборы с аналоговым выходом точностью 2 5 Задатчик 6 - это преобразователь угла поворота в напряжение 0 10 В, точностью 2 5 Блок формирования сигнала скорости перекладки руля 7 в простейшем случае может быть реализован на микросхеме типа 14О УД-6. Регулятор рулевого привода 8 может быть соединен как с электромеханическим рулевым приводом, так и с электрическим. Множитель 9 это серийно выпускаемый элемент с аналоговым выходом точностью 2 5 Модель рулевого привода 11 и интеграторы 14, 15 реализуются на операционных усилителях типа 140 УД-8. Блок формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10 и два сумматора 12, 13 реализуется на операционных усилителях 140 УД-6. В качестве индикаторов 16,17 могут использоваться световые диоды, которые через операционные усилители 14, 15 соединены соответственно с выходами сумматоров 12 и 13.
Предлагаемая система позволяет диагностировать возникновение сбоев в работе блока формирования сигнала скорости перекладки руля 7, а также рулевого привода 8. Возможные сбои в работе датчиков в данной системе не рассматриваются, хотя при желании это также может быть реализовано (Принципы построения высоконадежного измерителя состояния коробля. Сб. трудов Междуведомственного Совета по управлению движением короблей, вып. 19. Издание ИПУ АН России. М, 1992).
Система управления работает следующим образом.
Исправность работы блока формирования сигнала скорости перекладки руля 7, в котором формируется закон управления приводом, можно выявить, если сформировать этот же закон с помощью блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля 10 (т.к. при построении последнего допускаются упрощения и тестирование исправности, то надежность работы блока 10 должна быть выше блока 7).
На выходе формирования сигнала скорости перекладки руля 7 формируется скорость перекладки руля:
(1)
где сигналы, снимаемые с датчиков 1 6.
(1)
где сигналы, снимаемые с датчиков 1 6.
На вход блока 10 поступают те же сигналы, поэтому на выходе последнего восстанавливается скорость перекладки руля в соответствии с зависимостью (1). Для сравнения двух скоростей перекладки руля сигналы с выходов блока 7 и блока 10 поступают на два входа первого сумматора 12 и далее через интегратор 14 к первому индикатору 16, который сработает только при превышении входного сигнала заданного уровня. Интегратор 14 охвачен отрицательной обратной связью такой величины, при которой обеспечивается формирование усредненного значения невязки с выхода первого сумматора 12 и ограничение выбросов невязки по скорости перекладки руля.
Диагностирование исправности работы рулевого привода осуществляется по невязке угла перекладки руля
(2)
где d угол перекладки руля, снимаемый с баллера руля;
восстановленное значение угла перекладки руля.
(2)
где d угол перекладки руля, снимаемый с баллера руля;
восстановленное значение угла перекладки руля.
Восстановление значения угла перекладки руля производится в электронной модели рулевого привода 11, в которой на интеграторе реализуется динамика движения рулевого привода. На вход интегратора модели рулевого привода поступает:
(3)
Отличие зависимости (3), которая формируется в блоке 10 (в нашем случае это сумматор), от зависимости (1), которая поступает на вход рулевого привода, заключается в ведении сигнала слабой обратной связи
Наличие на входе блока 10 сигнала позволяет компенсировать дрейф открытого интегратора в электронной модели рулевого привода 11 и осуществить сведение .
(3)
Отличие зависимости (3), которая формируется в блоке 10 (в нашем случае это сумматор), от зависимости (1), которая поступает на вход рулевого привода, заключается в ведении сигнала слабой обратной связи
Наличие на входе блока 10 сигнала позволяет компенсировать дрейф открытого интегратора в электронной модели рулевого привода 11 и осуществить сведение .
Для исключения срабатывания второго интегратора 17 при высокочастотных выбросах невязки Δδ последняя с выхода второго сумматора 13 поступает на вход второго индикатора 17 через второй интегратор 15, который аналогично первому 14 охвачен отрицательной обратной связью.
Claims (1)
- Система управления движением судна, содержащая датчик курса, датчик угловой скорости, датчик углового ускорения, задатчик курса, выходы которых подключены к соответствующим входам блока формирования сигнала скорости перекладки руля, выход которого соединен с входом рулевого привода, датчик угла перекладки руля и датчик скорости хода, выходы которых подключены к соответствующим входам множителя, выход которого подключен к пятому входу блока формирования сигнала скорости перекладки руля, отличающаяся тем, что в нее введены первый и второй сумматоры, первый и второй интеграторы, блок формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля, модель рулевого привода и первый и второй индикаторы, причем выходы датчика курса, датчика угловой скорости, датчика углового ускорения и задатчика курса соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля, к пятому входу которого подключен выход множителя, а выход соединен с входом модели рулевого привода и с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходами вычислителя, блока формирования сигнала скорости перекладки руля, а выход подключен к первому входу первого интегратора, выход которого соединен с его вторым входом и с входом первого индикатора, выход модели рулевого привода соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика угла перекладки руля, а выход подключен к шестому входу блока формирования восстановленного сигнала скорости перекладки руля и к первому входу второго интегратора, выход которого соединен с его вторым входом и входом второго индикатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92010369A RU2072547C1 (ru) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Система управления движением судна |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92010369A RU2072547C1 (ru) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Система управления движением судна |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92010369A RU92010369A (ru) | 1995-09-20 |
RU2072547C1 true RU2072547C1 (ru) | 1997-01-27 |
Family
ID=20133181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92010369A RU2072547C1 (ru) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | Система управления движением судна |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2072547C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483280C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-05-27 | Антон Владимирович Чернявец | Навигационный комплекс |
-
1992
- 1992-12-07 RU RU92010369A patent/RU2072547C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское сивдетельство СССР N 229651, кл. G 05D 1/00, 1968. 2. Патент Великобритании N 129378, кл. G 05D 1/00, 1975. /прототип/. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2483280C1 (ru) * | 2012-01-10 | 2013-05-27 | Антон Владимирович Чернявец | Навигационный комплекс |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3560912A (en) | Control system for a towed vehicle | |
KR910008882B1 (ko) | 정위치 정차방법 및 장치 | |
EP0077178A1 (en) | System for controlling motors for synchronous operating | |
US4035705A (en) | Fail-safe dual channel automatic pilot with maneuver limiting | |
Ojeda et al. | FLEXnav: Fuzzy logic expert rule-based position estimation for mobile robots on rugged terrain | |
US5951607A (en) | Autonomous craft controller system for landing craft air cushioned vehicle | |
CN106441287B (zh) | 用于活动安全应用的降阶失效保护imu系统 | |
KR102253268B1 (ko) | 래크 힘을 결정하기 위한 방법과 시스템, 작업 장치를 위한 작동 보조 방법, 작동 보조 장치 및 작업 장치 | |
RU2072547C1 (ru) | Система управления движением судна | |
US4970647A (en) | Rear wheel steering angle control method | |
RU2040434C1 (ru) | Система автоматического управления посадкой самолета | |
EP0223159B1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Nordrichtung | |
US3816718A (en) | Synthesis of fail operational heading information (course datum) from nonfail operational input signals | |
EP0038606B1 (en) | Method and apparatus for generating nose wheel speed signals | |
US3540678A (en) | Method of and apparatus for controlling the transverse acceleration and roll damping of steerable aerodynamic bodies | |
RU2155142C1 (ru) | Аппаратура автоматического управления движением судна | |
JPS62295793A (ja) | 予定航路追従装置 | |
RU2103718C1 (ru) | Устройство для контроля датчиков системы автоматического управления самолета | |
Ossmann et al. | Optimization-based tuning of LPV fault detection filters for civil transport aircraft | |
RU2546076C1 (ru) | Устройство комплексного контроля инерциальной системы | |
RU2536365C1 (ru) | Устройство контроля инерциальной навигационной системы | |
RU2513157C1 (ru) | Способ отказоустойчивого управления движением корабля по глубине | |
US4410952A (en) | Method and apparatus for generating nose wheel speed signals | |
RU2220073C1 (ru) | Комплекс бортового оборудования управления полётом вертолёта | |
SU1173394A2 (ru) | Устройство дл контрол исправности органа управлени |