САУ КУРСОМ СУДНА С АВТОРУЛЕВЫМ АИСТ

В РЕЖИМЕ "АВТОМАТ"

 

 

Наиболее полно возможности авторулевого реализуются в режиме "Автомат". В этом режиме поддерживается с заданными показателями качества величина угла g курса судна, сигнал которого поступает на пульт управления от гирокомпаса (рис.30.1). Переключатель S1 устанавливается в положение 3. Цепь автовозврата штурвала отключается.

Поворот штурвала a является сигналом заданного курса судна. На механический дифференциал МД поступают два сигнала курса - заданного a и фактического g. В МД эти сигналы механически вычитаются и на выходе МД образуется сигнал ошибки e= a -g регулирования курса. Сельсин СО преобразует механический сигнал (угол) ошибки в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал поступает по прямой цепи на УИД и одновременно на блок коррекции БК. Блок коррекции содержит интегро-дифференциальный регулятор (ИД-регулятор). Прямой сигнал является сигналом пропорционального регулятора (П-регулятора). На сумматоре прямой сигнал и сигнал БК складываются, образуя в целом ПИД-регулятор. На качественном уровне назначение каждой части ПИД-регулятора соответствует рассмотренному в лекции 9, а именно: П-часть является основным каналом передачи сигнала (именно П-часть используется в режиме "Следящий"), И-часть вводится для сведения части ошибок регулирования к нулю, а Д-часть вводится для повышения быстродействия САУ и снижения величины перерегулирования.

Структурная схема САУ судна в режиме "Автомат" приведена на рис.31.1.

Передаточные функции регулятора, рулевого привода и судна имеют, соответственно, вид

            (31.1)

                       (31.2)

                                                (31.3)

Передаточная функция разомкнутой САУ имеет вид

W_РАЗ(p)=W_Р(p) × W_РП(p) × W_С(p),                            (31.4)

а замкнутой

                                     (31.5)

После подстановки в (31.4) выражений (31.1), 31.2) и (31.3) и преобразований будет получена дробь, в знаменателе которой в качестве сомножителя будет содержаться р². Следовательно САУ будет астатической 2-го порядка и, поэтому, статическая и скоростные ошибки регулирования будут равны нулю. Максимальная степень символа р как в W_РАЗ(p), так и в W_ЗАМ(p) будет равна 5 и, следовательно САУ курсом судна будет описываться дифференциальным уравнением 5-го порядка. Такую САУ аналитически исследовать сложно из-за высокого порядка характеристического уравнения.

Обоснуем ряд упрощений в описаниях элементов САУ, вводимых с целью понижения порядка дифференциального уравнения САУ в целом.

Постоянная времени Т_И И-части регулятора имеет порядок нескольких десятков минут. Поэтому, влияние И-части из-за её инерционности на форму переходного процесса в его начале невелико. Это позволяет принять Т_И= ¥ и далее считать 1/(Т_Ир)=0. Действие И-части проявляется спустя десятки минут, когда ошибка регулирования курса судна становится равной нулю.

Коэффициент усиления k_У усилителя УИД реально представляет собой очень большую величину. Если принять k_У= ¥, то в знаменателе выражения W_РП(р) можно пренебречь слагаемым р² как намного меньшим по величине слагаемых k_У k_ИМ p и k_ОС k_У k_ИМ k_РМ.

После указанных упрощений передаточные функции звеньев САУ примут вид

(31.6)

Передаточная функция разомкнутой САУ согласно (31.4)

                           (31.7)

а замкнутой согласно (31.5)

(31.8)

В установившемся режиме при р=0 из (31.8) следует g=a, т.е. фактический курс g будет точно равным заданному a и ошибка регулирования курса будет нулевая.

Характеристическое уравнение замкнутой САУ имеет 3-й порядок

T_C p³+(1+k_OCk_PMT_C)p²+k_PM(k_CT_Д+k_OC)p+k_PMk_Ck_P=0          (31.9)

На судно, рулевую машину и авторулевой кроме полезных сигналов, отмеченных на рис.31.1, действуют также сигналы возмущения. В частности, на судно действуют волны, ветер, течения, которые изменяют его курс случайным образом. САУ должна и в этих условиях обеспечить качество удержания заданного курса судна. Для этого надо рассматривать передаточные функции по возмущающим сигналам.

Пусть действующие на САУ возмущения f₁ и f₂ приложены, соответственно, к рулю и к судну (рис.31.2).

Передаточная функция САУ по возмущению f₁

(31.10)

а по возмущению f₂

   (31.11)

В установившемся режиме при действии возмущения f₁ согласно (31.10) при р=0 будет g =f₁, т.е. курс судна изменится на величину f₁. При действии возмущения f₂ согласно (31.11) при р=0 будет g = 0, т.е. курс судна не изменится. Здесь действует общее для всех видов САУ правило, которое доказывается в частном случае структурой выражений (31.10) и (31.11): если сигнал возмущения приложен в замкнутой САУ после астатического звена (в данном случае это судно), то действие возмущения будет полностью нейтрализовано и выходной сигнал САУ не изменится. Это правило относится к сигналу f₂ на рис.31.2.

Передаточные функции по управлению (31.8) и по возмущению (31.10) и (31.11) имеют одинаковые характеристические уравнения. Следовательно, вопрос устойчивости решается одинаково как для отработки сигнала a управления, так и сигналов возмущения f₁ и f₂.

 

 

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 516; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!