2

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство морского и речного транспорта

ФГОУ ВПО

"Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф.Ушакова"

Судомеханический факультет

Кафедра судовой электроавтоматики

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ СУДОВОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Тексты лекций

Специальность 24.05.00

«Эксплуатация судовых энергетических установок»

Новороссийск

2008

О Г Л А В Л Е Н И Е

3

1.1 Регулирование по отклонению 6

1.2 Регулирование по возмущению 8

1.3 Комбинированное регулирование 9

2.1 Система с параллельным корректирующим устройством 11

2.2 Система с последовательным корректирующим устройством 14

2.3 Комбинированная система 15

2.4 Каскадные системы 18

3.1 Обзор законов регулирования 22

3.2 Формирование законов регулирования в последовательных корректирующих устройствах 24

3.3 Изменение сигналов на выходе последовательных корректирующих устройств 29

7.1 Автоколебания в контуре регулятора 45

7.2 Автоколебания в системе регулирования 46

8.1 Регуляторы с инерционной обратной связью 48

8.2 Регуляторы с интегрирующей обратной связью 55

В следящих системах с БДПТ датчики положения используются для следующих целей: 80

13.2.1 Энкодеры 81

Наиболее распространенными являются оптические энкодеры [4], [7]. 81

13.2.2 Резольверы 83

Резольверы [16] служат для измерения абсолютного положения вала двигателя в пределах одного оборота. Кроме того, из сигнала резольвера могут быть получены сигнал частоты вращения вала и импульсные сигналы положения вала. 83

19.1 Определение требований к качеству работы САР 113

19.2 Экспериментальное определение характеристик объектов регулирования 117

19.3 Определение оптимальных параметров настройки регуляторов 119

19.4 Наладка по незатухающим колебаниям 120

19.5 Алгоритмический метод наладки 123

19.6 Проверка работы регулятора и уточнение настроечных параметров 126

19.7 Наладка каскадных систем 128

Принятые сокращения

АОС - апериодическая (инерционная) обратная связь АУ - автоматическое управление,

БДУ - блок дистанционного управления,

ВР - выходной рычаг,

Д - датчик,

ДПИМ - датчик положения исполнительного механизма,

ДУ - дистанционное управление,

ДЧВЭД – датчик частоты вращения электродвигателя,

З - задатчик,

ЗГ - задающий генератор,

ЗПИМ - задатчик положения исполнительного механизма,

ЗЧВЭД – задатчик частоты вращения электродвигателя, ЖОС - жесткая обратная связь, ИМ - исполнительный механизм,

ИОС - интегрирующая обратная связь,

КУ - корректирующее устройство, КУП - корректирующее устройство следящей системы (позиционирования),

КУЧВ - корректирующее устройство частоты вращения, ЛАЧХ - логарифмическая амплитудная частотная характеристика,

МЗР - модуль законов регулирования,

МН - модуль нечувствительности,

НУ - нормирующий усилитель,

НЭПП - непрерывный электропневматический преобразователь,

ОР - объект регулирования, П - пропорциональный,

ПД - пропорционально-дифференциальный, ПДКУ - пропорционально-дифференциальное корректирующее устройство,

ПИ - пропорционально-интегральный,

ПИД - пропорционально-интегрально-дифференциальный,

ПИКУ - пропорционально-интегральное корректирующее устройство,

ПИМ - пневматический исполнительный механизм,

РЕД - редуктор,

РУ - релейный усилитель, РО - регулирующий орган,

РСИ - реверсивный счетчик импульсов,

РЭПП - релейный электропневматический преобразователь, САР - система автоматического регулирования.

СЭУ - судовая энергетическая установка, ТУ - тиристорный усилитель,

У - усилитель,

ЭИМ - электрический исполнительный механизм, ЭС - элемент сравнения.

В В Е Д Е Н И Е

Современные средства автоматизации судового энергетического оборудования широко используют электрическую, электронную и микропроцессорную технику.

Согласно международному Кодексу подготовки, дипломирования моряков и несения вахты (ПДМНВ-78/95) судовые механики должны иметь надлежащие теоретические знания в области электронных систем управления и их компетентность должна быть достаточной для эксплуатации электронного оборудования управления, включая его проверку, обнаружение неисправностей, ремонт и поддержание в рабочем состоянии.

В соответствии с данными требованиями к квалификации судовых механиков настоящие тексты лекций предназначены для курсантов и студентов, обучающихся по специальности 24.05.00 «Эксплуатация судовых энергетических установок».

Тексты лекций подготовлены на базе многолетнего опыта преподавания автором дисциплины «Электрические системы автоматизации судового энергетического оборудования» на судомеханическом факультете Морской государственной академии им. адм. Ф.Ф. Ушакова.

Энергетические установки современных морских транспортных судов имеют высокий уровень автоматизации, что достигается применением в системах автоматики электронной и микропроцессорной техники.

Данные средства автоматики: - позволяют использовать достаточно сложные алгоритмы управления, - имеют широкие возможности настройки автоматики на получение требуемого качества работы судового энергетического оборудования.

Поэтому применение электрических средств в судовой автоматике предъявляют к судо­вым механикам и электромеханикам повышенные требования по умению управлять СЭУ с помощью данных средств, а также по их настройке и поддержанию работоспособности.

В связи с этим, данное пособие может оказаться полезным для получения судовыми специалистами необходимых знаний в области электрических систем автоматизации судового энергетического оборудования.

Электронные и микропроцессорные системы автоматизации судового энергетического оборудования, как правило, выполняются на основе фундаментальных принципов и схемных решений общей теории автоматического регулирования. Поэтому было принято целесообразным вначале рассмотреть такие общие темы как: принципы регулирования, типовые системы регулирования, законы регулирования.

При этом особое внимание уделялось особенностям перечисленных тем, связанным с применением в системах автоматики электронной и микропроцессорной техники.

В лекциях рассмотрены принципы построения типовых электрических и электропневматических регуляторов, применяемых на судах. Описаны их принципы действия, показано экспериментальное определение фактических конструктивных и настроечных парамет­ров.

Учитывая то, что пособие предназначено для специалистов по эксплуатации судовых энергетических установок, в него включен раздел, посвященный инженерной наладке электрических регуляторов в судовых условиях.

Для понимания материала данного пособия обучаемый должен иметь необходимые знания в области техники электронных и микропроцессорных средств, материалы по которым можно найти в учебной литературе [17], [18], [25].

Кроме того, обучаемые должны знать и уметь применять понятия теории автоматического управления, используемые в данном пособии при рассмотрении схемных решений и рабочих свойств электрических систем автоматизации:

- дифференциальные уравнения, операторные уравнения и передаточные функции элементов и систем автоматического регулирования,

- структурные схемы и их преобразования,

- типовые динамические звенья,

- амплитудно-фазовые частотные характеристики элементов и систем автоматического регулирования,

- типовые регуляторы.

Графические материалы, иллюстрирующие работу электрических регуляторов, получены на компьютерных тренажерах соответствующих регуляторов, разработанных автором.