SU774411A1 - Авторулевой - Google Patents

Description

(54) АВТОРУЛЕВОЙ

Изобретение касаетс  управлени  судами , в частности управлени  курсом судна,

.Известен авторулешой, в котором дл  улучшени  качества управлени  используютс  сигналы курса, производной курса, второй производной курса и сигнал от датчика положени  рул  1.

Однако использование сигналов курса, производной курса и второй производной курса особенно при развитом морском волнении приводит к чрезмерной перегрузке рулевого привода из-за высокого уровн  возмущений и помех, и авторулевой в этом случае приходитс  отключать и переходить на ручное управление.

Наиболее .близким по технической сущности к П редла1гаемО|Му изобретению  вл етс  авторулевой, в котором дл  сокращени  колвчества перекладок рул  при одновременном улучшении качества стабилизации использована модель угловой скорости курса, что позволило отказатьс  от сигнала угловой скорости курса, получаемого дифференцированием сигнала с датчика курса с высоким уровнем помех и возмущений 2.

В известном авторулевом на вход модели угловюй скорости курса судна подаетс  сигнал с датчика угла перекладки рул  и поэтому полученный на выходе модели сигнал пропорционален только составл ющей угловой скорости курса судна от управлени  (угла лерекладки рул ).

Недостатком авторулевого  вл етс  то, что при управлении курсом судна, когда происходит изменение динамических характеристик судна (изменение скорости хода, осадки, загруэки и т. п.), в законе управлени  рулевым приводом

10

Р /СгЛф + /С2 ш + /Сзб

отсутствует составл юща  угловой скоросjg ти курса судна от изменени  динамических характеристик судна. Следствием этого  вл етс  значительное (снижелие качества стабилизации курса судна.

Целью изобретени   вл етс  (повышение точности автоматической стабилизации

20 курса при измен ющихс  динамических характеристиках судна.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что авторулевой, содержащий блок угла рас25 согласовани  по курсу, датчик угла перекладки рул  и блок моделировани  угловой скорости судна, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и .третьему входам усилител  мощности, и 30 датчик угловой скорости судна, введены первый фильтр, дифференциатор, первый блок произведени  и последовательно соединенные второй фильтр, идентификатор параметров судна и второй блок произведени , выход которого подключен к входу блока моделировани  угловой скорости судна , а второй вход - к выходу датчика угла перекладки рул  и к входу второго фильтра, вход первого фильтра подключен к выходу датчика угловой скорости судна и через дифференциатор - к второму входу идентификатора параметров судна, а выход - к третьему входу идентификатора параметров судна, второй выход которого через первый блок произведени  подключен к второму входу блока моделировани  угловой скорости, а третий выход - к третьему входу блока моделировани  угловой скорости судна, выходом соединенного с вторым входом первого блока произведени . Наличие идентификатора параметров судна позвол ет автоматически подстраивать параметры модели угловой скорости судна под воздействием изменени  динамических свойств судна, что улучшает качество управлени  курсом судна. На чертеже приведена функциональна  схема авторулевого. Он содержит блок 1 угла рассогласовани  по курсу, датчик 2 угла перекладки рул , датчик 3 угловой скорости судна, фильтры 4 и 5, дифференциатор б, идентификатор 7 параметров судна, блоки 8 и 9 произведени , блок 10 моделировани  угловой скорости судна, усилитель 11 мощности. Авторулевой работает следующим образом . Упрощенное уравнение математической модели угловой скорости судна имеет вид: л 1 Л-5 . Яб ..... ш - - W- о §0,(1) где (О - угловое ускорение судна; /Cs - коэффициент эффективности рул ; б - угол перекладки рул ; бо - балансировочное значение угла перекладки рул  - величина посто нна  дл  каждого судна и данного режима плавани . Перенесем все члены уравнени  (1) в правую часть и обозначим эту величину через нев зку е: S (В + со -h -Y + При изменении режима плавани  судна, т. е, загрузки, глубины под килем, скорости хо- 65 а, измен ютс  параметры в блоке моделиовани  угловой скорости судна, в частноси величины 1/Г,/Сг.Т, --SuПри подстановке текущих значений со и в уравнение .нев зки (2) последн   не бует равна .нулю, если /матаматическа  моель -не соответствует протекаемому проессу . Чтобы в блоке 10 углова  скорость суда соответствовала реальной, необходимо ак перестро/ить величины 1/Г, Ко/Т,- 5д, тобы нев зка е уравнени  (2) равн лась улю. Дл  идентис{)икации трех параметров удна /Т, /Со/Т, - используютс  три равнени  поиска: А Ц ш.г,:- Т - о. -. , (3) со, + 8, г 1 dt Т W/- -1- °V Af / dt / де -а коэффициент идентификации, выбираетс  экспериментально, исход  из двух условий: дл  малой величины ос процесс идентификации слищком зат нут, дл  больщой величины а и наличи  возмущений процесс идентификации происходит с больщими искажени ми . Уравнени  (3, 4, 5) решаютс  в идентификаторе 7 параметров судна. Величину углового ускорени  судна О) )i| в уравнении нев зки (2) получаем в блоке 6. Получаемый после дифференцирующего звена сигнал «|/| имеет фазовые погрещности , которые привод т к погрешност м при расчете величины нев зки . Поэтому дл  выравнивани  фаз сигналы иб|) необходимо пропускать через одинаковые фазосдвигающие фильтры вида: F(P) Использование таких фильтров эквивалентно применению оператора F(p) к выражению нев зки 8, т. е. F(p)z -- . Тогда: 1 , Яг, 1 5 s , + у / + у оЛ

Найденные по уравнени м (3, 4, 5) величиLf

ны 1/Г, Кб/Т и - бо поступают на вход

блока моделировани  угловой скорости судна 10, перестраива  его так, чтобы нев зка , формируема  идентификатором параметров судна 7 по уравнению 6, стремилась к нулю.

В блоках 8 и 9 произведени  на выходе формируютс  соответственно сигналы:

1л   - con-S.

Перестройка блока моделировани  угловой скорости судна приводит к тому, что на входе усилител  11 мощности формил

руетс  сигнал «, наиболее полно отражающий насто щие (измен ющиес ) динамические характеристики судна. Это значит, что в управлении движением курса судна посто нно присутствует информаци  об измен ющихс  динамических характеристиках судна.

Предлагаемый авторулевой позволит также уменьшать И1Нте1Н1аи1в.ность (частоту и амплитуду) перекладок рул , особенно при действии развитого морского волнени , повысить помехозащищенность каналов управлени ..

i

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 460535, кл. G 05 Ю 1/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 540258, кл. G 05 D 1/00, 1975 (прототип ).