SU1615678A1 - Система динамического позиционировани судном - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к управлению движением морских судов, в том числе и их стабилизации в заданной точке мирового океана. Цель изобретени  - повышение надежности системы. Дл  достижени  цели в системе использованы в качестве измерителей состо ни  судна датчики рассогласовани  угла по курсу, задатчик продольной линейной скорости судна, датчик скорости хода судна и акселерометр, сигналы которых формируют закон полуавтоматического управлени  с переменным коэффициентом усилени , последний формируетс  в блоке коррекции коэффициента передачи в канале движителей. Кроме того, введены также два амплитудных ограничител , ослабл ющих загрузку исполнительных органов при сильном волнении на море. 1 ил.

Description

(Л

с

Изобретение относитс  к управлению движением морских судов и разделу стабилизации положени  поисковых и буровых судов в заданной точке мирового океана.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности системы.

Суть изобретени  сводитс  к разработке упрощенной, но работоспособной системы полуавтоматического уп- равлени  и используемой при вькоде из стро  автоматической СДС (системы динамической стабилизации).

Предложенна  полуавтоматическа  система управлени  (стабилизации) . лоложени  судна имеет закон управлени  (рассмотрим канал продольного движени  судна):

Р K(K,V KjVy3+ ), (1):

где К,-К4 - const, К 04 или

X

)Г9

Vx - Р« скорость движени  судна в продольной плоскости истинна  и заданна ; ускорение движени  судна; величина упора движителей;

С«3 - углова  скорость судна в горизонтальной плоскости (скорость рыскани ) ; скорость движени  судна в поперечной плоскости.

V,.

о: ел

О)

00

Введение сигналов ускорени  V,

V)( и.

скорости Vy дл  повышени  качества работы системь стабилизации необходимо , а с точки зрени  загрузки привода исполнительных органов использование их при сильном волнении недопустимо . (Если вводить квазиопти мальиые оценки этих сигналов, кроме сильного усложнени  системы, это при« |водит к ухудшению качества стабилиза- Ции, по влению низкочастотных автО колебаний).

Предложено ограничивать по ампли туде измеренные сигналы V и Vj. Ве« аичина ограничени  выбираетс  так, чтобы при спокойном море не дости гать этих уровней, а при сильном вол нении ограничивать величину управл ю него воздействи  на исполнительные приводы в допускаемых по загрузке 1ределах, Кроме того, предложено

звести логическую перестройку закона 5шравлени  в зависимости от того, совпадает знак ускорени  и величины этклОнени  судна или нет, I Перестройка осуществл етс  диск Ьетно путем изменени  величины фициента К в зависимости (1):

К С, при sign V sign ДХ}

, (2)

I К Cg при sign V ji sign Д X,

tfle С (

I Д X величина рассогласовани  по

I курсу судна.

Введение такой логической пере стройки позвол ет ослабить воздейст (ие ускорени  и, скорости изменени  координаты положени  судна на привод движител , когда судно само двигает :  к положению равновеси , и допол пительно ускор ть этот процесс не следует,

I На чертеже приведена функцибнапь - йа  схема (продольного канала стаби- j|изaции судна) предложенной системы,

I Система содержит датчик 1 скорое- ф1 движени  судна, акселерометр 2, ;,атчйк 3 рассогласовани  угла по кур су (по положению судна в продольном tаправлении), блок 4 коррекции коэф (5ициента передачи в канале движителей содержащий операционные усилители 5 Ц 6, четыре стабилитрона 7 и реле 8, Йервьй сумматор 9, амплитудные огра 11ичители 10 и П, второй сумматор 12, задатчик 13 продольной линейной с корости судна, блок 14 умножени  (угловой скорости судна в горизонтальК|ОЙ плоскости и скорости судна в ПО

п еречном направлении), исполнительньш фган 15 главных движителей судна, р1езистор 16, датчик 17 угловой скорости судна, датчик 18 поперечной Линейной скорости судна.

с

ю 5

0

5

5

0

5

5

Система работает следующим образом .

При воздействии внешних возмуще- t НИИ на судно на выходе акселерометра 2, датчика 1 скорости движени  судна по в тс  соответствующие сигналы, которые поступ т через амплитудные ог раничители 10 и 11 на второй сумматор 12, и далее - на вход первого сумматора 9, на выходе которого вырабатываетс  усиленный пропорциональный сигнал дл  управлени  исполнительным органом. При этом создаетс  управл ющее воздействие, которое частично скомпенсирует воздействие внешнего возмущени  на судно. Оператор, в зависимости от величины по вившегос  сигнала рассогласовани  в датчике 3, задатчиком 13 скорости введет дополнительное смещение исполнительного органа 15 и заставит тем самым вернутьс  судно в прежнее заданное положение, после чего снимет дополнительное задание скорости хода судна через задатчик 13,

При сильном волнении сигналы с датчиков 1 и 2 будут иметь по амплитуде недопустимьй уровень, дл  ограничени  их предельно допустимой амплитуды используютс  амплитудные ограничители 10 и 11, Это позволит несколько разгрузить привод исполни- тельных органов от высокочастотных компонент внешних возмущений.

Дл  дополнительной разгрузки привода исполнительных органов 15 введен блок 4, который работает следующим образом. При совпадении знаков ускорени  Vjj и рассогласовани  Дх оба сигнала проход т через первый 5 и второй 6 операционные усилители, на выходах которых вырабатываютс  два одинаковых сигнала. Эти сигналы поступ т на входы двух обмоток реле 8, что приведет к срабатешанию последнего и размыканию нормальна разомкнутых контактов реле 8, а следовательно , к подключению резистора 16, Это приведет к усилению управл ющего воздействи . При разных знаках сигналов Vy и ДХ реле отключитс  и в цепи отрицательной обратной св зи второго сумматора 9 отключитс  дополнительньй резистор 16, что пр и- ведет к сильному ослаблению суммарного управл ющего сигнала,:т,е, при состо нии, когда судно под действием внешнего возмущени  само движетс  к заданному положению, привод нс полнительных органов на эти воздейст ВИЯ практически не реагирует.

В работе продольного канала использовано также и компеисационное управл кщее воздействие из поперечного и углового каналов движени  судна . Дл  этого Формируетс  сигнал в блоке 14 умножени  в виде произведе- ии  сигнала угловой скорости (и)), поступающего с датчика угловой скорости судна, и сигнала поперечной линейной скорости судна (Vn), поступающего с датчика поперечной линейной скорости судна

16

Формула

изобретени 

Система динамического позиционировани  судном, содержаща  датчик скорости движени  судна, датчик рассогласовани  угла по курсу, акселерометр , первый сумматор, подключенный выходом к входу исполнительного органа главных движителей судна.

1615678

0

блок умножегм , подключенный входами к.выходам соответственно датчика- угловой скорости судна н датчика попе речной линейной скорости судна, а выходом - к первому входу первого сумматора, отличающа с  тем, что, с целью повыщени  надежности системы, она содержит задатчик продольной линейной скорости судна, амплитудшле ограничители, второй сумматор и блок коррекции коэффициента передачи в канале движителей, первый и второй входы которого подкгао- чецы к шлходам соответственно акселерометра и датчика угла рассргласова- ни  по курсу, третий вход - к выходу первого сумматора, д выход - к второму входу первого сумматора, соеди- 0 ненного третьим входом с выходом второго сумматора, а четвертым входом - с выходом задатчика продольной линейной скорости судна, причем вы ход акселерометра и выход датчика скорости движени  судна через соответствующие амплитудные ограничители подключены к входам второго сумматора .

5

5

15

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Система динамического позиционирования судном, содержащая датчик скорости движения судна, датчик рассогласования угла по курсу, акселерометр, первый сумматор, подключенный выходом к входу исполнительного органа главных движителей судна, блок умножения, подключенный входами к.выходам соответственно датчикаугловой скорости судна и датчика поперечной линейной скорости судна, а выходом — к первому входу первого сумматора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежнос ти системы, она содержит задатчик

   10 продольной линейной скорости судна, амплитудные ограничители, второй сумматор и блок коррекции коэффициента передачи в канале движителей, первый и второй входы которого подклю15 чены к выходам соответственно акселерометра и датчика угла рассогласования по курсу, третий вход ~ к выходу первого сумматора, а выход - к второму входу первого сумматора, соеди20 ненного третьим, входом с выходом второго сумматора, а четвертым входом - с выходом задатчика продольной линейной скорости судна, причем выход акселерометра и выход датчика 25 скорости движения судна через соответствующие амплитудные ограничители подключены к входам второго сумма тора.

   ϊ 615678