Устройство для моделирования выходных сигналов судового гирокомпаса

 

Изобретение относится к области вычислительнойтехники и предназначено для моделирования выходных сигналов гирокомпаса. Цель изобретенияповьшение точности, которая достигается введением новых блоков и функциональных связей, позволяющих моделировать неустановившиеся циркуляции судна и колебания судна при воспроизведении угла перекладки руля. Введение блока моделирования неустановившейся циркуляции судна, выполненного в виде блока воспроизведения логарифмической зависимости, и блока моделирования колебаний судна, выполненного в виде интегратора, позволяет моделировать процесс ввода судна в циркуляцию при перекладке руля и одновременно с этим моделировать процесс колебания чувствительного элемента гирокомпаса под воздействием возмущаювщх факторов во время установившейся циркуляции. 1 ил. с € го ОО оэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ц В

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 G 7 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;; и двтоескомм свидитильствм налов гирокомпаса. Цель изобретенияповышение точности, которая достигается введением новых блоков и функциональных связей, позволяющих моделировать неустановившиеся циркуляции судна и колебания судна при воспроизведении угла перекладки руля. Введение блока моделирования неустановившейся циркуляции судна, выполненного в виде блока воспроизведения логарифмической зависимости, и блока моделирования колебаний судна, выполненного в виде интегратора, позволяет моделировать процесс ввода судна в циркуляцию при перекладке руля и одновременно с этим моделировать процесс колебания чувствительного элемента гирокомпаса под воздействием возмущающих факторов во время установившейся циркуляции. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCC P

По ДЕЛАМ ИЗОБРКТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3844037 /24-24 (22) 27.11.84 (46) 23.05.86. Бюл. Р 19 (71) Мурманское производственное объединение рыбной промышленности

"Иурманрыбпром" (72) В.П. Путистин, В.Н.Истомин и А.В,Стариков (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 579638, кл. С 06 С 7/78, 1976.

Авторское свидетельство СССР

11 809247, кл. С 06 0 7/78, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ СУДОВОГО ГИРОКОМПАСА (57) Изобретение относится к области вычислительной. техники и предназначено для моделирования выходных сиг..SU„„1233189 А 1

1 1 1

Изобр етение Относ(4тся к анапО Г(» цифровой вычислительной технике. и преднаэна -1ено для МОдели!»013ания Вы ходных сигналов судового гирокомпаcB ((ель изоб1»ете(п(я - п013ЬЩIРниР TO ч"ности при мод ".Ировапии Вьг4одных сиг налОВ су "(QBQI Г14рокОмпася В "-.BHHcH

МОСТИ OT ПЕРЕкс!ЭДК3! P ))Ëß С УЧЕТОМ эвопюциОИИОГQ периода циГ)куля!;ии H перехода его в установившийся режим, с одновременным моделированием про-. цесса колебаний чувст)зительного эле-МеНТВ ГHpGKG(4IIBCB °

14а =:ертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. .. стр011ство для мОдт ли)»ования Вы ход(гь(х сигналов судов)эго гит»оксмпаса

» I fH02I(IlTeHb 1 1)rfoj(.2 H 0CIIpo изв е Be 1414)I JIG r BpèôìIIif ecê Îé 3 я в и симо св ти, первый сумматор 3, масштабный усилитель 4, компаратор з., иптсграТор 5, преобразователь 7 напряжения !

3 частоту. Элементь1 И 8 и 9, pel)срсивный счетчик 10, ключи 11 и 12, Второй СУ34ма Top ) 3, блок 1 3 (1)ор)миро" вания модуля сигнала„пороговый элемент 15.

Устройство для моделирования вы-ХОДНЫХ СИГНаЛ H СУЕ)ОБОГНИ ГНРОКС)1(Па Сс). работает следующим образом.

IlpI4 ."и е12 екпадке Г) ут!я час т ь схp341 состоящая из блока (А, умножителя и сумматора, вычисляет величину УГловой скорости разворота судна при устаиовивщейся циркуляции, которая в(1(0 абатыва е 1 ся на выходе умно»тст! !..Рл>-., Г(ля EIOJ(y)т>еттия -„ек уще го угла р а з В ОgQTB судна Величина уГлоВОй скОООсти разворота судна интегрируется во вие. мени цифровым 14HTel paTopobf, состо>7.— щим из преобразоватсл", / напряжения

В "-IBCTOT т ЛЕМЕНТОВ И Я 14 C)J 14 (")етчика 10.

1)Ри !ЕМ ИI НаЛ ) ГЛО130И СксоРО - (!4 разворота) судна с выхода ум(3(»»к!1)еj!14 1 постgïBeT на вход Ilpeo(»pBBQHатепя .) дпя ИНТ Е-;,71»34рОВ а14ня 14Е р Е З б П О К 2 -с. . ДоПОЛНитЕЛ(,НЬП(СУ14) „ црУЮ!)(т4.й И)ГГЕ р.!.TGP (» .

Г(оэтому вел)4чина Угловой ск(»1»ост»3 рВ-,вора= а судна на входе преобразова тЕПЯ 7 ННРаСтаЕт ВО ВРЕМЕНИ ПО НЕт(-4-нейному закону„ определяя тej4 самь!и поведение Г1!дна на неу(,тяновивщейся циркуляци(4. переходящей затем !3 уста

140В14ВЩ)4йсн РЕ»т(34(1, 3»ел7 ч!43(а угловой cKОрОсти р)3эвopo" та чувствительного элемента ги1»ок(»м

1 С19 с п=cB пр((устянОвивщейся 1!иркуляпии в :Iчисл (4 ет(.я cлсдующим Образом, 1с1аТЕМа.-ИЧЕ<=КИЕ 7раГНЕ)!Ия ОПИСЫв:3ю(щ4е движение судна при перекладке руля ., содержат сложнь;е нелинейные за

В СИМОСТИ И 1(Ь4Е(От РЕтЕН!3(с! ТОЛЬКО ДЛЯ ас.. !Ij>fx случаев при некоторых упро—

11)атОЩ)4Х допуще1414ях.

1лемен "bj 1114рт(уля11И!т обыттно ОпредеJI>Ij(»tCH ЗК(11ep1414eHTBJIЪНЬР4 ПУTeM Ilp34

jIoQI3eдении хОдОВых испытании судОВ .

При этом уравнения. описывающие поведение судового гирокомпаса, соде))»(а (еьт(с более сложные нелинейные зависимости. Однако угловая скорость !

» -) 3 !301»ОТс C)7JI)IB ПРИ УСTBHGI314Hfjjef4CJI

ИРК>ЛЯПИН C;IOCTBTG)4HQ)4 СТЕПЕНЬЮ 10 П!1 < ти (21(ИС1Ь!ВаЕТСЯ СЛЕ)»)2!)»ЩЕй Э(4ПИ-!

» П)Е КОЙ . 3с(ВИСИМОС ) ЬЮ . (;" с 1 I 1

))1 =

) т. К) 1!»! г тте (,-! — Угловая скорость разворота судна при установив! т(" и c я циркуляции, скорость судна на прямом к»ipce до перекладки русС пя„

Р УI Ол НР1»вкладки 0уля

1 ) 11., Пс С ) Ояннвlв 1;О = т»)14)3 IнсЕс1То!.

В устройстве Вьгражение (,1 т приво.111(тс>-" к в:-!Ду

-!а. СНИМаЕМОГО C. ВЫХОДа т"МНОЖИТЕПЯ

1 ) (.Оот13етств)уст 1!гловой скороcTH с!)аз ВОР(»та СУД:та ПР!4 У(таНОВИВЩсй СЯ

Ы:, 3,! 1, -,"„„-3, Ы1 (>2)

РРсал(1(ЗУетсЯ следу!)»(Цим Об)РВ зом, с1Я ВХОД бЛОКа 1тт ПОСТупаЕТ СИГНВЛ

Ij pOI(О (2 igfi!ybс1. 1)1!114(т . ) 1! у f!C.)»ЕКЛс)дс(И

Г(р)с! !i e p (K J>IB(7K e !»-,ir(H) Hа HpB 13bj34

1.:ОР-. В(ПИ !)(На I)2 !j)fee T Пот!(»!(ИТЕЛ(.-!Ый ,1 Ii) .Пй 1<: ПРН ПЕР(»клад КЕ b) У.,:.Я Н;3. !!ЕБЬ(й ! -Ор:; - G ".7.„:пта" QHI>flj>f74. i, j»bIK(»да б»пока

1л .Иимае! Ст! Нгн,(л абсолн)т)!ого зна-. -те .(я „,;lа перекладки т»-!)(я ) 01 и пос-!

:1 -,т-.; ° = 1. -т! 2 т(с:-,11(.((т )1 4011 )M.1!::;4(I" тeJ(ß

В(1)ходс! КОТС1)ОГС i Н(т)4аЕТ()>4 1 ИГНЯП

1-:"ПОГОР!(3(OHB "fiHbH с» СОГгlаСНО ВЫРажЕ—

:;ию 2, - f.- cl!Гнал Ho ("-, .УПВРп ifà вы -. и а!()!!)4>! ВХОД CVI ii"IBTGPB, ИМЕЮЩИИ

I".oýj1ôHj.(Hell.j. 1-ередачи К.,, 1-1а суммирую. .((4.! IIX(»Ä С-ст.;3411)OPR "» ИМЕ!1)Щ44й КОЭф-!

)!4Б!)::: — н " )» pe,L ;Bчи К ) "!Gcтупаеет ВхОд !

iBf4 В(1!(!! 134!(а CÊOP(2СТИ С>ДНа HB ПРЯ . ()3-;: .у1»се дc г срекладки руля "! „ Вы—

;-.Од сумма т 717 а соединен Вторым

Е)ХОДОМ "1 НОжИТЕЛЯ БЕ4(ис(и)4а СИГНа циркуляции и определяется выражениями (l ) и (2) .

После перекладки руля угловая скорость разворота судна устанавливается не сразу, а достигает установившейся величины за период времени, который называется временем неустановившейся циркуляции.

Время неустановившейся циркуляции по нелинейному закону зависит ат угла перекладки руля, причем чем на больший угол перекладывается руль судна, тем меньше время неустановиншейся циркуляции. Характер этой зависимости также определяется опытным путем при проведении ходовых испытаний. Реализация нелинейной зависимости времени неустановившейся циркуляции от угла перекладки руля в данном устройстве осуществляется следующим образом, После перекладки руля напряжение, пропорциональное устанониншейся угловой скорости разворота судна, с выхода умножителя 1 поступает на первый вход кампаратора 5 и сравнивается с выходным напряжением суммирующего интегратора 6. До момента перекладки руля напряжение на выходе суммирующего интегратора 6 равно нулю и поэтому после перекладки руля с ньгхода компаратара 5 снимается сигнал, который открывает ключ 12 и закрывает ключ 11. При этом выходное напряжение умножителя 1 через масштабный усилитель ч и первый вход сумматора

13 пропускается открытым ключем 12 на первый вход суммирующего интегратора 6, который начинает накапливать заряд, При линейном изменении выходного напряжения умнажителя 1 изменение напряжения на первом входе суммирующего интегратора б происходит нелинейно за счет того, чта выходное напряжение масштабного усилителя 4 сумматором 13 складывается с выходным напряжением блока 2.

Блок 2 вырабатывает напряжение, которое по нелинейному (логарифмическому) закону зависит от входного.

Выходное напряжение масштабнага усилителя и блока 2 разнополярны и при суммировании вычитаются. Таким образом при линейном увеличении угла перекладки руля напряжение на первом входе суммирующего интегратора б изменяется нелинейно согласно выражению (1).

Как } с;-.}-}i} ны",:слгоp }i< п}}яже ъ,не суммирующего интегратора 6 станет больше выходного напряжения умнсжителя 1, компаратор 5 вырабатывает сигнал, который закроет ключ 12 и откроет ключ 11, При этом опорное напряжение U„ через открытый ключ ll начнет разряжать суммирующий интегратор 6 да момента нремени, когда ;нова ere} выходное напряжение станет меньше выходного напряжения умножителя I, После этого компаратор 5 снова откроет ключ 12 и закроет ключ ll, что снова вызовет процесс дозаряда суммирующего интегратора 6, т.е. устройство начинает работать в режиме динамического равновесия, Таким образом после перекладки руля да момента наступления динамического равновесия с выхода суммирующего интегратора 5 снимется сигнал. соответствующий угловой скорости разворота судна (чувствительнага элемента гирокомпаса) при неустановившейся циркуляции, а, после наступления динамического равновесия с выхода суммирующего интегратора 6 снимается сигнал, соатветст. вующий угловой скорости разворота судна при установившейся циркуляции, который пропорционален сигналу с выхода умнажителя 1, При этом время выхода устройстна и режим динамического равновесия соответствует времени неустановившейся циркуляции и зависит по нелинейному закону, определяемому параметрами блока 2, от угла перекладки руля. Следует отметить, что при отсутствии блока 2 время неустановившейся циркуляции было бы постоянным и не занксила бы от угла перекладки руля.

Реализация блока 2, а также величины коэффициентов передачи масштабного усилителя и блока 2 зависят от типа моделируемого судна и подбираются опытным путем.

В данном устройстве блок 2 реализован в виде логарифмического усилителя, выходное напряжение которого зависит ат нходного по логарифмическому закону.

Логарифмический закон для некоторых типов судов даст достаточно близкое приблюкение к реальной зависимости времени неустановившейся циркуляции ат угла перекладки руля.

Так как для судоводителя наиболее существенным является период ввода

1233189 судна в циркуляцию и сама циркуляци, то выход из циркуляции целесообразно осуществлять ускоренно, чтобы не отвлекать внимание судоводителя на несущественный элемент маневра судна.

Этот процесc. в устройстве осуществляется следу.ощим образом.

При уменьшении угла перекладки руля напряжение на выходе умножителя 1 становится меньше выходного напряжения суммирующего интегратора 6. При этом закрывается ключ 12 и открывается ключ 11 и опорным напряжением U идет ускоренный разряд суммирующего интегратора 6 до момента равенства выходных напряжений умножителя 1 и суммирующего интегратора 6, при которых наступает новый режим динамического равновесия устройства.

При нулевом угле перекладки руля напряжение на выходе умножителя 1 равно нулю. Для того, чтобы в этом случае поддерживался режим динамического равновесия вблизи нулевого значения, на третий вход сумматора 13 подается напряжение смещения Е, ко торое обеспечивает заряд чнтегратора

6 через ключ 12 при его открывании.

Выходной сигнал судового гирокомпаса соответствует значению интегра.— ла по времени от угловой скорости разворота чувствительного элемента.

Для реализации этой зависимости напряжение с выхода суммирующего интегратора 6 поступает на вход преобразователя 7 напряжения в частоту, с выхода которого импульсы з:апряжения с частотой следования, пропорциональной угловой скорости разворота судна, через элемент H 8 и 9 поступа. ют соответственно на суммирующий и вычитающий вход реверсивного счетчика 10. На управляющие входы элементов И поступает сигнал направления перекладки руля с выхода порогового элемента 15 на вход которого поступает сигнал перекладки руля Ъ . При ! перекладке руля на правый борт с выхода порогового элемента 15 снимается сигнал, открывающий элемент И 8, через который импульсы чапряжения поступают на суммирующий вход счетчика 10 и увеличивают значение числа„ записанного в нем. При перекладке руля на левый борт открывается элемент И 9 и значение числа, записанного в счетчике уменьшается.

С выхода счетчика снимается цифровой код курса судна з текущии момент з.ремени.

Реверсизный счетчик работает H кольцевом режиме. Цифровой код максимального значения курса на выходе

cf счетчика соответствует 359,9, после о чего он переходит в состояние 000,0

10 при поступлении очередного счетного импульса на его суммирующий вход, и о из состояния 000,0 переходит в сосо тояние 359,9 при поступлении счетного импульса на его вычитающий вход.

Когда устройство после перекладки руля нахоцится з режиме динамического равновесия, выходное напряжение суммиру1ощего интегратора совершает колебательный процесс относительно

20 среднего значения„ соответствующего угловой скорости разворота судна.

При этом набор числа з счетчике

10, соответствующего курсу судна, также идет неравномерно. Это позволяет одновременно с моделированием разворота судна моделировать процесс колебания чувствительного элемента гирокомпаса под действием возмущающих факторов, например волнение моря.

Таким образом, предлагаемое устройство при применении er о в тренажерных судоводительских системах простылm. rехническими средствами гоззоляет с достаточной степенью точности моделировать процесс ввода судна в циркуляцию при перекладке руля и одновременно ". этим моделировать процесс колебания чувствительного элемента гирокомпаса под действием воз4G мущающих факторов во время установившейся циркуляции.

Формула из обре ения

4о Устройство для моделирования выходных сигналоз судового гирокомпаса, содержащее блок моделирования курса судна, выполненный в ниде реверсивно" го счетчика„ два сумма" îðà,,пороговый элемент, блок формирования модуля вхоцного сигнала, преобразователь напряжения з частоту, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых >5 соединены соответственно с суммирующим и зычитающим входами реверсивного счетчика, ВыхОд которого является выходом устройс..за, вход задания уг! 23 3 с j -

Составитель Б.Рыбин

Техред И.Коданич Корректор Е.Рошко

Редактор С.Петрушева

Заказ 2773/52 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ла пЕрекладки руля которого пор,кпю-" чен через пороговый элемент к вторым входам первого и второго элементов

И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены умножитель, блок моделирования неустановившейся циркуляции судна, выполненный в виде блока воспроизведения логарифмической зависимости, масштабньгй усилитель, два ключа, блок моделирования колебаний судна, выполненный в виде интегратора, и .компаратор, выход блока формирования модуля входного сигнала подключен к первому входу умножителя, выход которого соединен с первыми входами компаратора и первого сумматора и с входами масштабного усилителя и блока воспроизведения логарифмической зависимости, выход которого подключен к т.ервому входу второго сумматора, выход которого попключен к информационному входу первого ключа, выход которогс подключен к первому входу интегратора, выход которого соединен с вторым входом компаратора, выход которого подключен к управляющим входам первого и в" îðîãî ключей, вход задания опорного напряжения устройства соединен с информационньгм входом второго ключа, .гыход которого подключен к второму входу интегратора, вход задания напряжения смещения устройства соединен с вторым входом второго сумматора, третий вход которого подключен к выходу масштабного усилит пя„ вход задания скорости судна устройства соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к второму входу умножитсля, вход задания угла перекладки руля устройства соединен с входом блока формирования модуля сигнала.