DD202951A1 - Adaptive kursregeleinrichtung fuer schiffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine adaptive Kursregeleinrichtung fuer Schiffe und enthaelt ein Verfahren zum Aufbau einer adaptiven Kursregeleinrichtung bei Verwendung des vorhandenen Kursreglers. Ziel der Erfindung ist es, dass auch bei Aenderung der dynamischen Eigenschaften des Schiffes und/oder bei veraenderlichen Stoerungen die Ausregelung des Kurses nach einer vorgegebenen Zielfunktion erfolgt. Die Erfindung dient der Erhoehung der Verkehrssicherheit und zur Einsparung von Treibstoff. Erfindungsgemaess wird eine adaptive Arbeitsweise der Kursregelung dadurch erreicht, dass durch Vergleich des realen Kurses des Schiffes mit dem Kurssignal eines Modells, dass das gewuenschte Kursuebertragungsverhalten repraesentiert und dessen Modellgroessen durch analoge oder digitale Simulation berechnet werden koennen, ein Differenzsignal gebildet wird, das ueber einen Adaptivregler dem Eingangssignal des realen Kursreglers zuaddiert wird oder allgemein zur Modifikation des Kursreglers dient. Dadurch wird eine Adaption realisiert, die das Schiff mit seinen veraenderlichen Eigenschaften an ein vorgegebenes Modellverhalten anpasst.

Description

a) gjtel der Erfindung

Adaptive Kiir segeleinrichtung für Schiffe

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient der Eealisierung einer adaptiven Kursregeleinrichtung für Schiffe "bei Verwendung des vorhandenen Kursreglers»

σ)_t Charairfaej?isierung__deg_..bekannt; e_n technischeη Lösung.en Ba die Parameter der Kursregelstrecke eines Schiffes zeit» variabel sind_s ist es für eine Optimierung der Kursregelung erforderlich, die Dynamik des Kursregelkreises an die des Schiffes anzupassen. Das kann durch adaptive Kursregelsysteme erfolgen. Für die Eealisierung der Identifikation innerhalb adaptive!? Systeme können vorteilhaft konstante oder einstellbare Modelle verwendet werden.

Es sind adaptive Kur segeleinrichtung en bekannt ₅ die aus dem Vergleich des Kursverhaltens des realen Schiffes mit dem Kursverhalten eines Modells, daß für die Sudermaschine mit ihrer Eegelung und.für die Kursregelstrecke des Schiffes aufgestellt wurde ₉ Steuersignale ermitteln_s die dein Eingangssignal der realen Eudermaschine zuaddiert werden» Diese Lösungsmöglichkeit wird hardwaremäßig durch zusätzliche analoge Baugruppen realisiert, Lösungsmöglichkeiten für den Einsatz von Digitalrechnern (z* B* für die Hitnutsung eines zentralen Digitalrechners, der vorrangig für navigatorische Aufgaben verwendet wird_s oder für den Einsatz von dezentralen[Mikrorechnern) sind nicht bekannt«

Ziel der Erfindung ist es, daß auch bei Änderung der dynamischen Eigenschaften des Schiffes and/oder bei veränderlichen Störungen? die von außen auf das Schiff einwirken (Seegang_} Wind)j bei Einhaltung der Stabilität des Kursregelkreises in der Betriebsart; Währungskursregelung die Äusregelung des Kurses nach, einer vorgesehenen, Zielfunktion_} z_e B* Erreichen eines neuen* vorgenommenen Kurses in kürzester Zeit mit geringem Überschwingen» erfolgt und daß in der Betriebsart Festwertkursregelung eine gute Kar seinhaltung mit geringem energetischen Aufwand durchgeführt wird_e Die Erfindung soll zur Erhöhung der. Verkehrssicherheit und zur Einsparung von Treibstoff beitragen»

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in der Weise gelöst_? daß durch Vergleich des realen Kurses des Schiffes mit dem Kurssignal eines Modells, daß das gewünschte Kursübertragungsverhalten des Kursregelkreises repräsentiert und dessen Modellgrößen mit den Methoden der analogen oder der digitalen Simulation berechnet werden können, ein zusätzliches Steuersignal gebildet wird, das in geeigneter Weise auf den realen Kursregelkreis einwirkt* Dadurch wird eine Adaption realisiert, die das Schiff mit seinen veränderlichen Eigenschaften an ein vorgegebenes Modellverhalten anpaßte

Mit Hilfe eines einstellbaren Modells kann ein von der Betriebsart abhängiges gewünschtes Modellverhalten realisiert . werden _c

f) Ausfuhrufig^sbeispie le_

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungε» beispielen näher erläutert? Ausführung so ei sp ieI 1 %

In Fig» 1 ist das Blockschaltbild für eine parameteradaptive Kur segeleinrichtung dargestellt _v die durch Erweiterung des vorhandenen analogen Kursregler ε entsteht und in diesem Beispiel mittels Digitalrechner realisiert wird*

-r--, j η ρ, λ .,.

Das adaptive Kur sr eg el system besteht aus Analog-Digital-Wandler η zur Digitalisierung der analogen Meßgrößen Sollkurswinkel *Ψ (Block 6) und Kurswinkel Y des realen Schiffes (Block 5)? einem Digitalrechner (z, B. Mikroprozeßrechner), in dem das Programm zur Berechnung des dynamischen Verhaltens des Vergleichsmodells gespeichert ist und einem Adaptivregler (Block 4) mit nachgeschaltetem Digital-Analogwandler (Block 7)* Der Adaptivregler (Block 4) wird in der Hegel ebenfalls mittels des Digitalrechners realisiert*

Die Blöcke 1 sind die Bestandteile des realen Kursregelkreises«, Die Blöcke 2 sind die Bestandteile des Vergleichsmodellregelkreises. In vorgegebenen kleinen Zeitabständen wird der Kurswinkel des realen Schiffes mit dem in Echtzeit berechneten Kurswinkel des Vergleichsmodells verglichen (Block 3) .

Das Differenz signal wird einem Adaptivregler (z. B. P- oder PD-Eegler) (Block. 4·) zugeführt und nach Umwandlung in ein analoges Signal (Block 7) zur Kursabweichung des realen Eursreglers -«f Ir addiert. Durch diese Maßnahme wird erreicht_s daß der reale Kursregelkreis gezwungen wird, das entsprechend der Betriebsart und den äußeren Bedingungen gewählte Modellverhalten (Block 8) zu erreichen*

Ausführungsbeispiel 2: . ·

In Fig, 2 ist das Blockschaltbild für eine parameteradaptive Kursregeleinrichtung dargestellt, die durch die Erweiterung eines digitalen Kursreglers bei Verwendung eines Digitalrechners realisiert werden kann«

Wegen des Vorhandenseins eines digitalen Kursreglers kann das Ausgangssignal des Adaptivreglers (Block 4) direkt zum Eingangssignal des Kursreglers addiert bzw« zur Modifikation der Begierparameter bzw«, der Eegleralgorithmen (Seglerstruktur) verwendet werden.

Claims (4)

1. Adaptive Kur segeleinrichtung für Schiffe dadurch gekenn== zeichnets daß mittels analoger oder digitaler Berechnung des dynamischen Verhaltens eines Modells (Fig _o 1? Block 2), realisiert durch einen Digital- oder Analogrechner bzw, durch analoge Schaltangen, ein Vergleich des Kurswinkels des Schiffes oder dessen zeitlicher Ableitung (Fig „ 1, Block 1) mit dem berechneten Kurswinkel des Modells oder mit dessen zeitlicher Ableitung (Fig. 1_S Block 2) durchg'eführt wird (Fig.. 1, Block 3) ' und aas'entstehende Differenzsignal direkt oder über einen Adaptivregler (I'ig* I₅. Blockt) mit nachfolgendem Digital-Analogwandler (Fig*. I₅ Block 7) dem Eingangssignal des Kursreglers zuaddiert wird (Fig. 1, Block 1) _β

2» Adaptive Kursregeleinrichtung für Schiffe nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Differenz signal (Fig * 2_S Block 3) direkt oder über, einen Adaptivregler (Fig*. 2_S Block 4) dem Eingangssignal des digitalen Kursreglers zuaddiert oder zur Modifikation der Segleralgorithmen und/ oder -parameter verwendet wird (Fig„ 2₅ Block 1)«

3« Adaptive KursxegeleiDJüichtung für Schiffe nach. Punkt .1 dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal (Fig« 1_S Block 4) zur Modifikation der Parameter und/oder der Übertragung sstruktur des Kursreglers (Fig _e 1, Block 1) verwendet wird«

4« Adaptive Kursregeleinrichtung für Sciiiffe nach Punkt 1, 2_S 3 dadurch gekennzeichnet_f daß das Modell (Fig. 1, Block 2; Fig* 2, Block 2) in Abhängigkeit von der Be=- triebsarb (Führungs~ oder Festwertkursregelung) und den Betriebsbedingungen eingestellt wird (Fig* 1, Block 8| Fig. 2, Block 8) ;

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