SU844479A2

SU844479A2 - Control system of ship main engine and variable-pitch propeller

Info

Publication number: SU844479A2
Application number: SU792810019A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Витальевич Защеринский; Евгений Иванович Скворцов; Валерия Ефимовна Скворцова
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4372
Priority date: 1979-08-07
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1981-07-07

Description

Изобретение относитс к судовой aiBтоматике , в частности к системам управлени судовым главным двигателем и винтом регулируемого шага.This invention relates to shipborne aiBtomatics, in particular, to control systems for a ship's main engine and propeller of an adjustable pitch.

По основному авт. св. № 700375 известна система управлени судовым главным двигателем и винтом регулируемого шага (ВРЩ), содержаща .блок задани режимов работы, св занный через программный блок, регул тор напрузки и исаюл Ительный механизм ЕРШ с .механизмом изменени шага с датчиком положени лопастей и посредством исполнительного механ1Ивм .а двигател - ю регул тором о:боротов двигател , снабженного датчиком нагрузки, выход которого соединен с одним из входов регул тора нагрузки, причем она снабжена сумматором, св занным своими входами с регул тором нагрузки и с датчиком положени лопастей винта, а выходами - с иаполнительным механизмом ЕРШ 1.According to the main author. St. No. 700375, a control system for a ship's main engine and an adjustable pitch propeller (VRS) is known, comprising a unit for setting operation modes connected via a software unit, a load controller and an actuator. The ERS mechanism has a pitch change mechanism and an actuator mechanism. .a engine regulator o: borotov engine, equipped with a load sensor, the output of which is connected to one of the inputs of the load regulator, and it is equipped with an adder, connected their inputs with the regulator load ruzki and with the sensor position of the propeller blades, and outputs - with the additional mechanism ЕРШ 1.

Така система обеспечивает только частичное уменьшение времени вывода силовой установки на заданный режим за счет ускорени прохождени задани только на одном участке след щей линии управлени , а именно - от регул тора нагрузки до исполнительного механизма винта регулируемого шага и не вли ет на врем Such a system provides only a partial reduction in the time taken to bring the power plant to a predetermined mode by accelerating the passage of the job in only one section of the tracking line, namely, from the load controller to the actuator of the variable pitch screw and does not affect the time

формировани задающего сигнала самим регул тором. Однако, врем отработки задани регул тором вл етс достаточно большим, так как в подобных след щих 5 системах управлени , как правило, примен ютс пропорци|О1Н1ально-и1нтег1ральные регул торы , имеющие интегральную составл ющую и, как следствие,, .зону насыщени . Это, в конечном итоге, приводит к forming the master signal by the controller itself. However, the time required to complete the task with the regulator is quite long, since in such follow-up control systems, as a rule, the proportional and integral regulators with the integral component and, as a result, the saturation zone are used. This ultimately leads to

10 «перерегулированию и замедл ет процесс вывода установки на заданный режим при маневрировании в области максимальных нагрузок.10 "overshoot and slows down the installation process to a predetermined mode when maneuvering in the area of maximum loads.

Данное положение подтверждаетс сле15 дующим примером.This statement is confirmed by the following example.

Предположим, что силовой установке судна задан такой режим, при котором на заданной частоте вращени двигател лопасти винта разв.ернуты на максимальныйSuppose that the propulsion system of the ship is set to such a mode in which the propeller blades are turned to the maximum at a given rotational speed of the engine

20 шаг и при этом не достигнута величина нагрузки двигател , соответствующа заложенной программе управлени , что зачастую и происходит. При этом регул тор нагрузки, стрем сь нагрузить главный двигатель до заданной величины, увеличивает свой выходной сигнал до максимального значени (вводитс в режим «насыщени ), несмотр на -то, что исполнительное устройство , управл ющее положением винта,20 step and at the same time the magnitude of the engine load corresponding to the programmed control program was not achieved, which often happens. In this case, the load regulator, striving to load the main engine to a predetermined value, increases its output signal to the maximum value (entered into the "saturation" mode), despite the fact that the actuator controlling the screw position,

30 уж.е давно находитс на упоре, который30 have long been on the support, which

соответствует заданию максимального раствора винта. При выиолнении маневра на уменьшение нагрузки из указанного выше режима изменени пронорциональной составл юшей регул тора, как нравило, бывает недостаточно дл того, чтобы вывести регул тор из режима иасьщени . При этом, учитыва значительное врем интегрировани в подобных регул торах, вывод установки на заданный режим осуществл етс очень медленно, особенно нри вынолнении маневров на сброс нагрузки.corresponds to the task of the maximum screw solution. When making a maneuver to reduce the load from the above change mode, the proportional component of the regulator, as it pleases, is not enough to take the regulator out of the idle mode. At the same time, taking into account the considerable integration time in such regulators, the output of the installation to the specified mode is carried out very slowly, especially when executing maneuvers to relieve the load.

Целью даполнительного изобретени вл етс повышение быстродействи системы при маневрировании судна в области максимальных нагрузок двигател .The purpose of the additional invention is to increase the system speed when maneuvering the vessel in the area of maximum engine loads.

Указанна цель достигаетс тем, что система дополнительно снабжена задатчи«ом .предельного сигнала и элеме1нтом сравнени , ов за;Н,ным одним из (ВХОДОВ с .выходом регул тора нагрузжи, другим - с выходом задатчижа тредельного сигнала, а выходо м - с регул тором нагрузки.This goal is achieved by the fact that the system is additionally equipped with predetermined signals of the limiting signal and an element of comparison, expressions for; H, one of (INPUTS with an output of the load regulator, the other with the output of the trending signal, and the output torus load.

Па чертеже ноказана функциональна схема предложенной системы.Pa drawing is shown functional scheme of the proposed system.

Блок / задани режимов работы св зан через программный блок 2, регул тор 3 йагрузки, сумматор 4 и исполнительный механизм 5 ВРШ с механизмом изменени шага (МИШ) 6, к которому подключен вход датчика 7 положени лопастей, выход которого св зан со входом сумматора 4. Блок /, кроме того, соединен через исполнительный механизм 8 и всережимный регул тор 9 с главным двигателем 10, имеющим датчик нагрузки //, подключенный ко входу регул тора 5. С МИШ 6 св зан ВРШ 12.The unit / set of operation modes is connected via program block 2, load control 3, adder 4 and CPP actuator 5 with a pitch change mechanism 6 (MISH) 6 to which the input of the blade position sensor 7 is connected, the output of which is connected to the input of the adder 4 The unit /, in addition, is connected via an actuator 8 and an all-mode regulator 9 to the main engine 10 having a load sensor // connected to the input of the regulator 5. A VRSH 12 is connected to MISH 6.

Выход регул тора 3 св зан с элементом сравнени 13, вырабатывающим дискретный сигнал при превышении величины сигнала от регул тора 5 предельно допустимого значени от задатчика предельного сигнала 14.The output of the regulator 3 is connected with the element of comparison 13, which generates a discrete signal when the signal from the regulator 5 exceeds the maximum permissible value from the setpoint of the limiting signal 14.

Регул тор 5 нагрузки имеет устройство введени интегральной составл ющей в режим запоминани , св занное с элементом сравнени .The load controller 5 has a device for introducing an integral component into the memory mode associated with the reference element.

Система работает следующим образом.The system works as follows.

При воздействии оператора на органы управлени блок задани режимов 1 вырабатывает задающую частоту вращенн двигател на исполнительный механизм 6 главного двигател 10 и программный блок 2.When the operator acts on the controls, the mode setting unit 1 generates the master frequency of the rotary engine to the actuator 6 of the main engine 10 and the program block 2.

Псиолнительный механизм главного двигател при изменении задающей величины воздействует на всережимный регул тор оборотов 9, который устанавливает и поддерживает частоту вращени двигател 10. Двигатель соединен с винтом регулируемого шага 12 и развивает необходимый крут щий момент. Крут щий момент двигател измер етс датчиком нагрузки 11. Результат измерени в виде истинного значени величины нагрузки двнгател поступает в регул тор нагрузки 3. Программный блок 2 но заданной велнчине частоты вращени формирует значение нагрузки двигател в соответствии с заданной программой управлени . Этот сигнал поступает в регул тор нагрузки 3., выход которого поступает на элемент сравнени 13 и через сумматор 4 на исполнительный механизм ВРШ 5, измен ющий положение лопастей ВРШ 12 через механизм изменени шага 6. На элемент сравнени 13 поступает также уставка предельного сигнала дл регул тора нагрузки от задатчика предельного сигнала 14. Величина уставки соответствует началу насыщени регул тора. Датчик 7 положени лопастей вырабатывает сигнал истинногоThe main engine downtrend, when the setpoint is changed, acts on the all-speed governor 9, which sets and maintains the rotational speed of the engine 10. The engine is connected to the screw of adjustable step 12 and develops the required torque. The torque of the engine is measured by load cell 11. The measurement result, in the form of the true value of the load, is supplied to load controller 3. Software block 2, but with the set rotation speed, generates the load value of the engine in accordance with a predetermined control program. This signal enters the load regulator 3., the output of which goes to the comparison element 13 and through the adder 4 to the CPP 5 actuator, which changes the position of the CPH blades 12 through the step 6 change mechanism. The comparison signal 13 also receives the limit setpoint for the controller the torus of the load from the setpoint limit signal 14. The value of the set point corresponds to the beginning of the saturation of the regulator. The blade position sensor 7 generates a true signal

значени величины raiaira на вход сумматора 4, включенного в линию управлени ВРШ, где корректирует сигнал регул тор; нагрузки 3. В статическом режиме на выходе программного блока 2 и датчика //the value of raiaira to the input of the adder 4, included in the VRS control line, where the controller adjusts the signal; load 3. In static mode, the output of the software unit 2 and the sensor //

нагрузки двигател сигналы равны. При этом выход регул тора 5 равен «О, выход элемента сравнени 13 равен «О, а на выходе сумматора 4 сигнал равен по величине сигналу датчика 7 положени лопастейengine load signals are equal. In this case, the output of the controller 5 is equal to "O, the output of the element of comparison 13 is equal to" O, and at the output of the adder 4 the signal is equal to the magnitude of the signal from the sensor 7 of the position of the blades

винта, благодар чему цень сумматор - исполжительный механизм ВРШ - датчик положени лоиастей ВРШ замкнута и находитс в статическом режиме. При маневрировании судна в области максимальныхscrew, thanks to which the value of the adder - the CPP application mechanism - the position of the CPP linkage is closed and is in the static mode. When maneuvering the vessel in the area of maximum

нагрузок и изменении одного из входов регул тора 5 в сторону увеличени .нагрузки от блока задани / регул тор начинает увеличивать свой выходной сигнал, который проходит через сумматор 4 на исполнительный механизм 5 ВРШ и вызывает увеличение разворота лопастей ВРШ. По так как при малых оборотах даже при полном развороте ВРШ не удаетс достичь заданного крут щего момента, регул торloads and change one of the inputs of the controller 5 in the direction of increasing the load from the task block / controller begins to increase its output signal, which passes through the adder 4 to the actuator 5 of the CPP and causes an increase in the turn of the CPP blades. Since, at low revs, even with a full turn of the CPP, it is not possible to achieve the specified torque, the controller

стремитс увеличивать свой выходной сигнал , хот лопасти ВРШ уже сто т на максимальном развороте, что может привести к насыщению его интегральной части. Этот сигнал поступает также на элемент сравнени 13, где сравниваетс с уставкой задатчика предельного сигнала.-/- соответствующей началу зоны .насыщени регул тора. При превышении этой уставки элемент сравнени 13 срабатывает и подает в регул торit tends to increase its output signal, although the CPP blades are already at the maximum reversal, which can lead to saturation of its integral part. This signal also arrives at the comparison element 13, where it is compared with the setpoint of the limit signal setter .- / - corresponding to the beginning of the saturation zone of the controller. When this setting is exceeded, the comparison element 13 is activated and feeds the regulator

нагрузки 3 дискретный сигнал «1. По этому сигналу в регул торе иагрузжи специальным устройством, .например реле, интегр|альна составл юща вводитс в режим запом,инанр и регул тор защищаетс load 3 discrete signal “1. According to this signal in the controller and the load by a special device, for example a relay, the integral component is entered into the mode by reference, the controller and the controller are protected

от насыщенн . При уменьшении заданной нагрузки из блока задани 1 регул тор 3 начинает сразу же уменьшать величину своего выходного сигнала за счет изменени нропарцио альной составл ющей, такfrom saturated When reducing a given load from task 1, controller 3 begins to immediately reduce the magnitude of its output signal by changing the normative component, so that

как интегральна составл юща .была введена в режим затоми на ни ,и он не входил в насыщение.as an integral component, it was introduced into an inactive mode, and it did not enter saturation.

Выходной сигнал регул тора 3, направленный в сторону уменьшени нагрузки, проход через сумматор 4, вызывает отработку исполнительного механизма 5 в сторону уменьшени разворота лопастей.The output signal of the regulator 3, directed in the direction of reducing the load, passing through the adder 4, causes the actuator 5 to be tested in the direction of reducing the turn of the blades.

Уменьшение разворота лопастей вызывает уменьшение нагрузки двигател , фиксируемое датчиком нагрузки 11, в результате чего на входе в регул тор нагрузки 3 сигналы выравниваютс по величине. При этом сигнал на выходе элемента сравнени 13 равен «О, интегральна составд юш ,а подключаетс к регул тору и система управлени возвраш,аетс в статический режим. Таким образом, наличие задатчика предельного сигнала 14 и элемента срав-20 нени 13 позвол ет избежать насыщени регул тора и повысить быстродействие системы при маневрировании судна в области максимальных нагрузок.A decrease in the rotation of the blades causes a decrease in the engine load, detected by the load sensor 11, with the result that the signals at the input to the load regulator 3 are equalized in magnitude. In this case, the signal at the output of the element of comparison 13 is equal to "O, the integral component is ush, and the control system is connected to the controller, and the control system returns to the static mode. Thus, the presence of the setting device of the limiting signal 14 and the element of comparison 20 on the basis of 13 allows to avoid saturation of the regulator and to increase the speed of the system when maneuvering the vessel in the area of maximum loads.

Claims

Invention Formula

The control system of the ship's main engine and propeller of the adjustable step on the author. St. No. 700375, characterized in that, in order to improve system performance when maneuvering a ship in the area of maximum engine loads, it is additionally equipped with a limit signal setpoint and a reference element connected to one of the inputs with a load control output, the other signal, and output - with a load control. The source of information taken into account during the examination: 1. USSR Author's Certificate No. 700375, cl. B 63 H 21/22, 1978.