13.9. Особенности построения систем автоматического
управления движением подводной лодки
Система автоматического управления движением подводной лодки (САУД) предназначена для автоматического, дистанционного и аварийного управления движением ПЛ по курсу, глубине, а также управления дифферентом подводной лодки.
Режимы работы и режимы управления
Основными функциями системы и соответственно основными каналами являются: управление движением ПЛ по курсу; управление движением ПЛ по глубине; стабилизация заданного дифферента; стабилизация глубины без хода.
В каждом канале управления реализуются следующие виды управления: автоматическое управление (АУ), дистанционное управление (ДУ) и аварийное управление (АВУ) с местного поста. Причем между указанными видами управления существует определённая система приоритетов, которую необходимо иметь в виду при эксплуатации. Смысл ее заключается в следующем. Во-первых, основным режимом управления в системе принят режим автоматического управления. Этот режим используется подавляющее количество времени работы. Однако, если в режиме АУ оператор возьмет управление «на себя» одновременно с действием автоматики (т.е. начнет осуществлять дистанционное управление), то регулирующие органы (рули) будут реагировать на сигналы ДУ, а не АУ. В тоже время, если при включенном режиме АУ или ДУ производить аварийное управление рулями с местного поста, то рули не будут реагировать на сигналы АУ или ДУ, а только лишь на сигналы с местного поста. Таким образом, режим аварийного управления обладает наивысшим приоритетом по сравнению со всеми остальными, но режим автоматического управления является основным по использованию.
Принципы построения и особенности структуры
Структура системы достаточно сложна и определяется перечнем решаемых задач и высокими требованиями к качеству регулирования (к последним, напомним, относятся: время регулирования, статическая ошибка, величина перерегулирования и др.).
По характеру используемых источников энергии система является электрогидравлической. Это означает, что функционально САУД состоит из двух частей – электрической и гидравлической. Электрическая часть представляет собой электронную схему формирования сигнала управления, который, воздействуя на гидравлическую часть, осуществляет изменение положения регулирующих органов.
Функциональные элементы и функциональная схема
Поскольку в системе управления движением подводной лодки используются классические принципы построения САУ, в частности, принцип регулирования «по отклонению», то в ее состав входят все функциональные элементы, присущие такой системе: объект регулирования; датчик и задатчик регулируемой величины; суммирующее устройство (сумматор); усилитель; исполнительный механизм; исполнительные органы. Рассмотрим более подробно общую функциональную схему САУД (рис. 13.6).
Объектом регулирования системы является подводная лодка, регулируемыми параметрами которой, в зависимости от режима работы, могут быть: глубина погружения, курс, дифферент. Их текущие значения вырабатываются соответствующими датчиками. Напряжение, пропорциональное текущему значению регулируемых параметров, поступает на суммирующее устройство. Суммирующее устройство СУ вырабатывает сигнал в виде электрического напряжения, пропорциональный разности текущего и заданного значения регулируемой величины (сигнал рассогласования).
Задатчиком регулируемой величины является линейный вращающийся трансформатор, разворотом ротора которого оператор задает требуемое значение с пульта управления. Сформированный сумматором сигнал рассогласования поступает в вычислительное устройство вместе с другими параметрами, необходимыми для формирования сигнала управления исполнительными органами.
Вычислительное устройство ВУ предназначено для формирования закона управления объектом в виде суммарного электрического сигнала управления (СЭСУ). В ВУ поступают сигналы: текущей глубины погружения, текущего курса, угла поворота рулей и др. Вычислительное устройство формирует из этих сигналов величины их производных и интегралов, необходимых для формирования СЭСУ. Порядок формирования СЭСУ зависит от режима работы и управления, включенного в системе, и будет рассмотрен отдельно для каждой подсистемы. Сформированный в ВУ СЭСУ поступает далее, как в традиционной САУ, в усилитель, где он усиливается по мощности, а затем на исполнительный механизм.
Исполнительный механизм системы предназначен для непосредственного управления исполнительными органами, а кроме того, обеспечивает преобразование электрического сигнала управления (СЭСУ) в гидравлический. Функционально ИМ состоит из электрогидравлического преобразователя (ЭГП) и гидравлического сервомотора (ГСМ), непосредственно воздействующего на рули ПЛ. Исполнительными органами системы являются горизонтальные и вертикальный рули, изменяющие положение подводной лодки в пространстве.
13.9.1. Канал автоматического управления движением подводной лодки по курсу. Система автоматического управления движением подводной лодки по курсу (САУК) является одной из подсистем САУД. Она предназначена для автоматического подержания и смены заданного курса движения подводной лодки. Система может работать в режимах автоматической стабилизации заданного курса; автоматического перехода на новый заданный курс; дистанционного (следящего) управления вертикальным рулем; аварийного управления вертикальным рулем (с местного поста).