2Система стабилизации судна на курсе

2.1Назначение и особенности системы стабилизации судна на курсе

План лекции:

1. Принципы построения системы стабилизации судна на курсе и её особенности.

2. Способы повышения качества регулировки.

3. Принципиальная схема системы автоматического регулирования курсом судна.

Литература: [3, 4 5.8]

Система стабилизации судна на курсе предназначена для автоматического удержания диаметральной плоскости судна в заданном направлении относительно компасного меридиана.

Как и любая система автоматического регулирования, система стабилизации судна на курсе состоит из регулятора и объекта регулирования (рис.17).

На рис.17:

• К_з – заданный курс;

• К – фактическое мгновенное значение курса;

• α = К_з - К – отклонение от заданного курса;

• β – угол перекладки руля;

• F – возмущающее воздействие на корпус судна.

Два внешних воздействия изменяют режим работы объекта регулирования (судна):

• Задающее воздействие - К_з, приложенное к входу системы;

• Возмущающее воздействие F, приложенное к объекту регулирования.

Выходным параметром системы стабилизации является мгновенное значение курса К. Угол перекладки руля β является выходной величиной регулятора, а угол отклонения от заданного курса α – задающим воздействием. В свою очередь угол β служит задающим воздействием для объекта регулирования (судна), а выходной величиной является мгновенное значение курса судна - К.

Система стабилизации судна на курсе включает в себя два основных контура обратной связи – внутренний ОС₁ и внешний ОС₂.

Внутренняя обратная связь предназначена для ограничения величин перекладки руля , поскольку скорость отработки регулятора значительно выше скорости возвращения судна на заданный курс. Эта связь осуществляется с помощью устройства, механически связанного с баллером руля и вырабатывающего электрический сигнал пропорциональный углу перекладки .

Внешняя обратная связь предназначена для выработки в узле сравнения рассогласования заданного и текущего значения курса и реализована с помощью курсоуказателя.

Система автоматического регулирования (САР) курса судна обладает рядом особенностей по сравнению с другими судовыми автоматическими системами:

• большой инерционностью судна как объекта регулирования и изменением его параметров при изменении скорости и загрузки;

• случайным характером возмущающих сил F, которые возникают в результате действия на корпус судна волн, течения и ветра;

• многорежимностью работы (режим автоматического управления и режим следящего управления рулем).

Поэтому для повышения качества переходного процесса в системе автоматического регулирования курсом судна используются дополнительные отрицательные обратные связи.

Рассмотрим простейшие примеры повышения качества регулирования.

2.1.1Уменьшение постоянной времени инерционного звена.

Пусть имеется звено с большой постоянной времени . Охватим это звено отрицательной обратной связью, так как это показано на рис.18. Такой тип обратной связи в теории автоматического регулирования имеет название жесткого автоматического регулирования.

При наличии обратной связи по правилу соединения с отрицательной обратной связью имеем

Обозначим

Тогда

Результат преобразования показывает, что постоянная времени теперь меньше, чем , особенно, если выполняется условие