Системи керування курсом судна - Експлуатація і дослідження системи автоматичного управління стерновим електрогідравлічним приводом
Скористуємося розділенням автоматичної системи керування курсом судна на слідуючи функціональні блоки [2,3]:
- - керований об'єкт (судно), керованим параметром якого є курс, а керуючим впливом - кут перекладки пера стерна ; - слідкуючу систему керування стерном; - керуючий пристрій;
Керований об'єкт. Математичний опис зміни параметрів, , судна при його русі в горизонтальній площинні має такий вигляд [2]:
Де.
Відповідно передаточна функція по керуючому впливу:
По збуджуючому впливу:
Слідкуюча система керування судном. Розглянемо типову ССКС, утворену автостерновим "Аіст", працюючу в слідкуючому стернової машини с насосом перемінної подачі. Математичний опис цієї системи зручно отримати з функціональної і структурної схем, представлених на рис. 4.5 і 4.6. На рис.4.6 UУс, и. м, - значення величин з врахуванням нелінійностей. Для складання рівнянь, описуючих ССКС, потрібно заздалегідь отримати рівняння або передаточні функції окремих її елементів:
1. Рівняння і передаточна функція напівпровідникового підсилювача сигналу похибки (У) мають вид:
,
Де КУс - коефіцієнт підсилення підсилювача.
2. Поведінку виконуючого двигуна ВД при роботі з малим навантаженням можливо описати рівнянням і передаточною функцією:
,
Де КВ. д - коефіцієнт передачі виконуючого двигуна.
В порівнянні з інерційністю об'єкта (десятки секунд) постійна часу виконуючого двигуна ТВ. д мала (порядком від 0,01 до 0,1 с) і можливо зневажити її, то рівняння і передаточну функцію записують в такому виді [2,3]:
; .
3. Редуктор (Р) описують наступним рівнянням передаточної функції:
, ,
Де Вх (р) і Вых (р) - кути повороту вхідного і вихідного валів редукторів;
- коефіцієнт передачі; IP - передаточне число редуктора.
4. Важільна передача (ВП) перетворює обертання руху валу виконуючого механізму в поступний рух рейки золотника і може бути описаний рівнянням:
; ,
Де Кр. п - коефіцієнт перетворення важільної передачі.
5. Сельсин-датчик (СД), працюючий в трансформаторному режимі на лінійної ділянці характеристики, описують рівнянням і передаточної функцією:
; ,
Де Uсд (р) - вихідна напруга; Ксд - коефіцієнт передачі; р (р) - кут повороту ротора СД. Величина Ксд може бути визначена в вольтах на градус із співвідношення:
,
Де Uфmax - максимальна фазна напруга при Uв. н - номінальна напруга збудження, (В); Uв - напруга збудження, при якій працює даний СД, (В).
Елемент жорсткого зворотного зв'язку. В ланцюгу місцевого зворотного зв'язку в якості елемента ПЭ2 застосовується сельсин-датчик і понижуючий редуктор Р2. Задача місцевого зворотного зв'язку - с компенсувати вхідний сигнал Uу і зупинити двигун після того, як останній розвернеться на кут, пропорційний сигналу керування Uу. Рівняння ланцюга зворотного зв'язку і передаточна функція мають вид [2,3]:
; ; ,
Де ; і2 - передаточне число редуктора Р2.
Елемент зворотного зв'язку по положенню стерна.
В ланцюгу зворотного зв'язку по положенню стерна використовують сельсин-датчик стерна. Його рівняння і передаточна функція дорівнюють[2,3]:
; .
6. Ланка зворотного зв'язку по курсу. В якості перетворюючих елементів ПЕ5 і ПЕ4 використовують сельсин-датчик і сельсин-приймач. Їх передаточні функції:
.
Так як в системах синхронного зв'язку сд (р) = сп (р), отримаємо, що коефіцієнт передачі зворотного зв'язку по курсу рівний одиниці.
7. Рівняння і передаточна функція гідроприводу (ГП) мають вид [2,3]:
; ,
Де ; постійною Тгп зневажаємо. З врахуванням вищесказаного, рівняння, описуюче ССКС (рис.4.6), можна записати таким чином (оператор р для скорочення опущений):
; ;
; ; ;
; ; .
В цій системі рівнянь нелінійні функції мають вид:
Де UНас max - напруга насичення підсилювача; В. м max максимальний кут повороту валу виконавчого механізму; Max - максимальний кут перекладки стерна.
Керуючий пристрій (КП). Керуючий пристрій складається с перетворюючих елементів, елементів супрягу і розрахункових пристроїв і реалізують закон керування (ПІД-закон). Структурна схема КП с виділенням коефіцієнтів передаточних функцій показана на рис.4.7. При цьому математичний опис має такий вид:
; ;
;
;
.
Перетворюючий елемент ПЕ реалізується в виді сельсин-датчика, перетворюючого поворот ротора в напругу відповідної величини фази. Рівняння і передаточна функція мають вид: в слідкуючім режимі керування стерном - UК (р) = КПе(р); WПе1 (р) = КПе1; в режимі автоматичної стабілізації - U (р) = КПе1 (р); (р) = Зад (р) - (р); WПе1 = КПе1, де UК (р), U (р) - вихідна напруга ПЕ1 при роботі в різних режимах; КПе1 - коефіцієнт передач ПЕ1.
Блок розрахункового пристрою (БРП) являє собою ПІД-регулятор, включаючи в собі диференціюючи і інтегруючі ланки, реалізовані на електронних операційних підсилювачах постійного струму.
Рівняння і передаточна функція інтегруючої ланки мають наступний вид[2]:
; .
Рівняння і передаточна функція диференціюючої ланки [2]:
;
.
Похожие статьи
-
На даний час усі судна морського і річкового флоту, незалежно від їхнього призначення, обладнаються автоматизованими стерновими приводами і авто...
-
Класифікація системи автоматичного керування стернових електроприводів За ступеню автоматизації керування стернові електроприводи поділяються на приводи:...
-
Перша особливість системи автоматичного керування рухом судна за курсом обумовлюється великою інерцією судна як об'єкта керування і зміною його...
-
Системи керування курсом і положенням судна у взаємодії з автоматизованим електроприводом забезпечують виконання основної задачі судноводіння, що полягає...
-
Момент на балері балансирного стерна [10,12]: , Де СN, СM, СY, СX - коефіцієнт моменту, нормальної сили і лобового опору відповідно; k1 k2 - коефіцієнти,...
-
Стерновий виконавчий двигун впливає на балер стерна через проміжну передачу. Єднальний передавальний механізм є перетворювачем швидкості і моменту, що...
-
Початкові данні Для розрахунку потужності електродвигуна стернової машини належить мати головні розміри і елементи судна, к яким відносяться: - тип судна...
-
Стерновий пристрій Стерновий пристрій забезпечує керованість судна, тобто воно дозволяє утримувати судно на курсі чи змінювати напрямок руху, незважаючи...
-
Класифікація стернових електроприводів Використовувані на транспортних суднах стернові електроприводи відрізняються великим розмаїттям. Це пов'язано з...
-
Розрахунок параметрів насоса. Маючи характеристику, Мб (), можемо визначити залежність питомого тиску в циліндрах стернової машини від кутів перекладки...
-
В гідравлічній передачі діють наступні сили, H [10,12] (рис.4.2): РР - сила тиску румпеля на цапфи пресів, що виникає від тиску води на перо стерна, сила...
-
У випадку, коли задано диференціальне рівняння елемента системи, його передаточна функція визначається на основі перетворення Лапласа. Для цього вихідне...
-
Пропорціонально-інтегральний (ПІ) закон регулювання. Регулятори, які працюють за даним законом, виконують переміщення регулюючого органу пропорційно сумі...
-
Регулятори з допоміжним регулюючим пристроєм - Системи автоматичного управління
Регулятор виконує перетворення керуючого сигналу, відповідне математичних операцій, потрібним за умовами роботи системи регулювання. До типових потрібним...
-
Аналітичні методи побудови перехідних характеристик грунтуються на розв'язку диференціального рівняння системи. Для цього може бути використаний як...
-
При розробці і настроюванні систем автоматичного керування важливо встановити вплив окремих параметрів на їх стійкість. Для визначення областей...
-
Деякі показники якості системи автоматичного регулювання температури в печі не задовольняють вимоги, що висуваються до якості регулювання такого роду...
-
Мета роботи: дослідження впливу зміни технічного стану окремих вузлів на поведінку діагностичних параметрів ГТД та набуття досвіду роботи з ЕОМ у...
-
Рисунок 3.1 - Структурна схема системи автоматичного регулювання температури в печі Для знаходження передаточних функцій системи за каналами задаючої і...
-
Самовирівнювання ( Саморегулювання ) -- у системах автоматичного регулювання -- властивість об'єкта керування самостійно, без участі керуючих пристроїв,...
-
Системи автоматичного регулювання, приклад - Системи автоматичного управління
Система автоматичного регулювання (САР) -- така система автоматичного керування(САК), задача якої полягає у підтримці вихідної величини об'єкта Х на...
-
За серійності виробництва АСР : - Системи автоматичного управління
- Тиражовані АСР, тобто розробники АСР припускають серійне виробництво та впровадження системи на мережах багатьох операторів зв'язку; - АСР одиничного...
-
Що таке АСР? - Системи автоматичного управління
Автоматизована система розрахунків (АСР) - це програмно-апаратний комплекс, призначений для : - Реєстрації та обліку абонентів мереж електрозв'язку, що...
-
Системи автоматичного управління, призначення, приклад - Системи автоматичного управління
Система автоматичного управління (САУ) підтримує або поліпшує функціонування керованого об'єкта. У ряді випадків допоміжні для САУ операції (пуск,...
-
Розрахунок силової частини і вузлів системи керування - Транзисторний перетворювач із дроселем
Розрахунок силової частини 1) Проведемо прикидочний розрахунок мінімальної напруги на вході інвертора, прийнявши спадання напруги на фільтрі 5%: 2)...
-
Визначення структури і складу системи керування робиться за допомогою конфігуратора HW Config , який є складовою частиною язика програмування. Він...
-
Передавальне перехідне запізнювання - Системи автоматичного управління
Передавальне перехідне запізнювання являє собою затримку у зміні регульованого параметра під час роботи пристрою, внаслідок того, що рух тепла чи іншого...
-
Що таке навантаження і ємність, фізичний зміст, приклад - Системи автоматичного управління
Навантаження (також -- навантага)- кількість (маса, об'єм, обсяг) оброблювального матеріалу, який надходить на апарат або транспортний пристрій за...
-
Основні властивості об'єктів регулювання - Системи автоматичного управління
Об'єкт керування (регулювання) -- це окрема машина, апарат, пристрій, технологічний процес або сукупність технічних засобів (машин, апаратів, пристроїв),...
-
Регулятори прямої дії та регулятори непрямої дії, приклад - Системи автоматичного управління
РЕГУЛЯТОР ПРЯМОГО ДІЇ - регулятор в якому регулюючий вплив з чуттєвого елемента передається далі безпосередньо на регулюючий (виконавчий) орган об'єкта...
-
Передаточна функція системи по задаючій дії
Данні до курсового проекту: На рис.1 представлена вихідна схема курсового проекту: Рис.1 Вихідна схема курсового проекту. 1)Передаточна функція системи...
-
Розподіл функцій між людиною і машиною Задачу розподілу (узгодження) функцій між людиною і машиною не можна вирішувати тільки на основі інженерних...
-
Промислові мережі - інтегровані, відкриті промислові комунікації. Промисловий Ethernet (IEEE 802. 3) міжнародний стандарт для мереж що мають як...
-
W-CDMA в системах третього покоління - Дослідження мереж передачі даних на базі технології W-CDMA
Аналогові стільникові системи зазвичай називаються системами першого покоління. Цифрові системи, що знаходяться у використанні в даний час, такі як GSM,...
-
Більшість пристроїв інформаційних систем відносяться до класу лінійних систем, які представляються у вигляді чотириполюсника з передатною функцією K(iщ)....
-
ПРИНЦИП РОБОТИ СИСТЕМИ - Аналіз системи автоматичного регулювання температури в печі
Об'єкт регулювання представляє собою піч, у якій подане паливо спалюється й утворюється пропорційна масі палива кількість теплоти, що спричиняє...
-
Призначення механізмів керування: А) рульове керування призначене для зміни напрямку руху автомобіля за допомогою повороту його предніх (керованих)...
-
Мета роботи: вивчення принципів роботи аналізатора БАРС-3. Набуття практичних навиків в дослідженні стану ГТД з використанням аналізатора БАРС-3. Стислі...
-
Запишемо передаточну функцію замкнутої системи: Знайдемо зображення динамічної похибки замкнутої системи: Випишемо коефіцієнти чисельника і знаменника...
-
ВИСНОВОК - Аналіз системи автоматичного регулювання температури в печі
В ході виконання курсової роботи провели Аналіз системи автоматичного регулювання температури в печі: виходячи з рівнянь, що описують динаміку системи та...
Системи керування курсом судна - Експлуатація і дослідження системи автоматичного управління стерновим електрогідравлічним приводом