Изобретение относится к судовой aiBтоматике, в частности к системам управления судовым главным двигателем и винтом регулируемого шага.
По основному авт. св. № 700375 известна система управления судовым главным двигателем и винтом регулируемого шага (ВРЩ), содержащая .блок задания режимов работы, связанный через программный блок, регулятор напрузки и исаюляИтельный механизм ЕРШ с .механизмом изменения шага с датчиком положения лопастей и посредством исполнительного механ1Ивм.а двигателя - ю регулятором о:боротов двигателя, снабженного датчиком нагрузки, выход которого соединен с одним из входов регулятора нагрузки, причем она снабжена сумматором, связанным своими входами с регулятором нагрузки и с датчиком положения лопастей винта, а выходами - с иаполнительным механизмом ЕРШ 1.
Такая система обеспечивает только частичное уменьшение времени вывода силовой установки на заданный режим за счет ускорения прохождения задания только на одном участке следящей линии управления, а именно - от регулятора нагрузки до исполнительного механизма винта регулируемого шага и не влияет на время
формирования задающего сигнала самим регулятором. Однако, время отработки задания регулятором является достаточно большим, так как в подобных следящих 5 системах управления, как правило, применяются пропорци|О1Н1ально-и1нтег1ральные регуляторы, имеющие интегральную составляющую и, как следствие,, .зону насыщения. Это, в конечном итоге, приводит к
10 «перерегулированию и замедляет процесс вывода установки на заданный режим при маневрировании в области максимальных нагрузок.
Данное положение подтверждается сле15 дующим примером.
Предположим, что силовой установке судна задан такой режим, при котором на заданной частоте вращения двигателя лопасти винта разв.ернуты на максимальный
20 шаг и при этом не достигнута величина нагрузки двигателя, соответствующая заложенной программе управления, что зачастую и происходит. При этом регулятор нагрузки, стремясь нагрузить главный двигатель до заданной величины, увеличивает свой выходной сигнал до максимального значения (вводится в режим «насыщения), несмотря на -то, что исполнительное устройство, управляющее положением винта,
30 уж.е давно находится на упоре, который
соответствует заданию максимального раствора винта. При выиолнении маневра на уменьшение нагрузки из указанного выше режима изменения пронорциональной составляюшей регулятора, как нравило, бывает недостаточно для того, чтобы вывести регулятор из режима иасьщения. При этом, учитывая значительное время интегрирования в подобных регуляторах, вывод установки на заданный режим осуществляется очень медленно, особенно нри вынолнении маневров на сброс нагрузки.
Целью даполнительного изобретения является повышение быстродействия системы при маневрировании судна в области максимальных нагрузок двигателя.
Указанная цель достигается тем, что система дополнительно снабжена задатчи«ом .предельного сигнала и элеме1нтом сравнения, овяза;Н,ным одним из (ВХОДОВ с .выходом регулятора нагрузжи, другим - с выходом задатчижа тредельного сигнала, а выходо м - с регулятором нагрузки.
Па чертеже ноказана функциональная схема предложенной системы.
Блок / задания режимов работы связан через программный блок 2, регулятор 3 йагрузки, сумматор 4 и исполнительный механизм 5 ВРШ с механизмом изменения шага (МИШ) 6, к которому подключен вход датчика 7 положения лопастей, выход которого связан со входом сумматора 4. Блок /, кроме того, соединен через исполнительный механизм 8 и всережимный регулятор 9 с главным двигателем 10, имеющим датчик нагрузки //, подключенный ко входу регулятора 5. С МИШ 6 связан ВРШ 12.
Выход регулятора 3 связан с элементом сравнения 13, вырабатывающим дискретный сигнал при превышении величины сигнала от регулятора 5 предельно допустимого значения от задатчика предельного сигнала 14.
Регулятор 5 нагрузки имеет устройство введения интегральной составляющей в режим запоминания, связанное с элементом сравнения.
Система работает следующим образом.
При воздействии оператора на органы управления блок задания режимов 1 вырабатывает задающую частоту вращення двигателя на исполнительный механизм 6 главного двигателя 10 и программный блок 2.
Псиолнительный механизм главного двигателя при изменении задающей величины воздействует на всережимный регулятор оборотов 9, который устанавливает и поддерживает частоту вращения двигателя 10. Двигатель соединен с винтом регулируемого шага 12 и развивает необходимый крутящий момент. Крутящий момент двигателя измеряется датчиком нагрузки 11. Результат измерения в виде истинного значения величины нагрузки двнгателя поступает в регулятор нагрузки 3. Программный блок 2 но заданной велнчине частоты вращения формирует значение нагрузки двигателя в соответствии с заданной программой управления. Этот сигнал поступает в регулятор нагрузки 3., выход которого поступает на элемент сравнения 13 и через сумматор 4 на исполнительный механизм ВРШ 5, изменяющий положение лопастей ВРШ 12 через механизм изменения шага 6. На элемент сравнения 13 поступает также уставка предельного сигнала для регулятора нагрузки от задатчика предельного сигнала 14. Величина уставки соответствует началу насыщения регулятора. Датчик 7 положения лопастей вырабатывает сигнал истинного
значения величины raiaira на вход сумматора 4, включенного в линию управления ВРШ, где корректирует сигнал регулятор; нагрузки 3. В статическом режиме на выходе программного блока 2 и датчика //
нагрузки двигателя сигналы равны. При этом выход регулятора 5 равен «О, выход элемента сравнения 13 равен «О, а на выходе сумматора 4 сигнал равен по величине сигналу датчика 7 положения лопастей
винта, благодаря чему цень сумматор - исполжительный механизм ВРШ - датчик положения лоиастей ВРШ замкнута и находится в статическом режиме. При маневрировании судна в области максимальных
нагрузок и изменении одного из входов регулятора 5 в сторону увеличения .нагрузки от блока задания / регулятор 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 удается достичь заданного крутящего момента, регулятор
стремится увеличивать свой выходной сигнал, хотя лопасти ВРШ уже стоят на максимальном развороте, что может привести к насыщению его интегральной части. Этот сигнал поступает также на элемент сравнения 13, где сравнивается с уставкой задатчика предельного сигнала.-/- соответствующей началу зоны .насыщения регулятора. При превышении этой уставки элемент сравнения 13 срабатывает и подает в регулятор
нагрузки 3 дискретный сигнал «1. По этому сигналу в регуляторе иагрузжи специальным устройством, .например реле, интегр|альная составляющая вводится в режим запом,инанря и регулятор защищается
от насыщення. При уменьшении заданной нагрузки из блока задания 1 регулятор 3 начинает сразу же уменьшать величину своего выходного сигнала за счет изменения нропарциояальной составляющей, так
как интегральная составляющая .была введена в режим затоми на ни я ,и он не входил в насыщение.
Выходной сигнал регулятора 3, направленный в сторону уменьшения нагрузки, проходя через сумматор 4, вызывает отработку исполнительного механизма 5 в сторону уменьшения разворота лопастей.
Уменьшение разворота лопастей вызывает уменьшение нагрузки двигателя, фиксируемое датчиком нагрузки 11, в результате чего на входе в регулятор нагрузки 3 сигналы выравниваются по величине. При этом сигнал на выходе элемента сравнения 13 равен «О, интегральная составдяюш,ая подключается к регулятору и система управления возвраш,ается в статический режим. Таким образом, наличие задатчика предельного сигнала 14 и элемента срав-20 нения 13 позволяет избежать насыщения регулятора и повысить быстродействие системы при маневрировании судна в области максимальных нагрузок.
Формула изобретения
Система управления судовым главным двигателем и винтом регулируемого шага по авт. св. № 700375, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия системы при маневрировании судна в области максимальных нагрузок двигателя, она дополнительно снабжена задатчиьом предельного сигнала и элементом сравнения, связанным одним из входов с выходом регулятора нагрузки, другим - с выходом задатчика предельного сигнала, а выходом - с регулятором нагрузки. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 700375, кл. В 63 Н 21/22, 1978.
