В МОРСКИХ СРЕДСТВАХ НАВИГАЦИИ

Математические операции, выполняемые в морских средствах навигации с применением элементов

Автоматики

3.1.1. Преобразование величин. Механический и

Электрический масштабы

В электромеханических счетно-решающих устройствах входные и выходные величины изображаются в виде механических перемещений и электрических напряжений. Выполнение каких-либо математических операций над этими величинами возможно, если известны электрический и механический масштабы.

Электрическим масштабом называется количество вольт выходного напряжения электромеханического счетно-решающего устройства, приходящееся на единицу тактической величины. Например, электрический масштаб дистанции выражается в виде

Механическим масштабом называется количество отсчетных единиц тактической величины, приходящееся на один градус поворота счетно-решающего элемента. Например, механический масштаб скорости цели равен

где a_раб- рабочий угол поворота вала счетно-решающего элемента.

Кроме механического масштаба в механических линиях часто используется цена оборота вала, шкалы, например:

В электромеханических счетно-решающих устройствах необходимо преобразование механических перемещений в электрический сигнал и, наоборот, электрических сигналов в механические перемещения.

Механические перемещения преобразуются в электрический сигнал, как правило, при вводе в прибор исходных данных для решения задачи. Схема ввода исходных данных в счетно-решающий прибор дана на рис. 3.1. На этом рисунке показаны: шкала 1, кинематическая линия 2  и счетно-решающий ВТ 3, преобразующий величину скорости, поступающую в виде поворота вала, в электрическое напряжение. В качестве счетно-решающего ВТ используется линейный вращающийся трансформатор ЛВТ.

Рис.3.1. Схема ввода данных

При решении задачи в счетно-решающем приборе на ВТ результат получается в виде выходного напряжения. Это напряжение в определенном масштабе и выражает искомую величину. Но чтобы произвести отсчет выработанной величины по шкале или ввести ее в исполнительные устройства, необходимо преобразовать электрическое напряжение в угол поворота вала. Это выполняется с помощью, так называемой расшифровывающей следящей системы.

Принципиальная схема расшифровывающей следящей системы приведена на рис. 3.2. Она состоит из усилителя 3, двигателя 2 и линейного вращающегося трансформатора 1. Выработанное счетно-решающим устройством значение навигационной величины, например, дистанции Д, пропорционально напряжению U_з.

Рис.3.2.  Преобразование электрического напряжения в угол поворота вала

При неравенстве напряжений U₂ и U₃ сигнал (DU = U₂ – U₃) через усилитель поступает на двигатель, который разворачивает ротор ЛВТ до тех пор, пока U₂ не станет равным U₃. В этом случае угол поворота вала двигателя и ЛВТ будет соответствовать величине, пропорциональной выходному напряжению U₃. Отсчет навигационной величины  Д  может быть произведен по шкале.

Подробнее следящие системы будут рассмотрены в следующей лекции.

3.1.2. Алгебраическое суммирование

Алгебраическое суммирование электрических напряжений (токов) может выполняться двумя способами – последовательное и параллельное суммирование (рис. 3.3а, б).

1. Схема, приведенная на рис 3.3, а позволяет суммировать также сопротивления, если вместо входных э.д.с. Е_вх подавать постоянные по величине напряжения питания. В частности, эти схемы используются для сравнения двух сопротивлений в реверсивных схемах усилителей. Неравновесная активная (с э.д.с. в плечах) мостовая схема (рис. 3.3,в) является более общим случаем, а поэтому содержит большее число деталей.

     а)                              б)                                    в)

2. В конструктивных элементах, имеющих несколько входов (многоэлектродные лампы, многообмоточные поляризованные реле, трансформаторы и др.).Как правило, лучшие результаты с точки зрения динамики дает суммирование по первому варианту, а также сложение с помощью многообмоточных быстродействующих реле и датчиков. Но наиболее широкое применение в аналоговых навигационных системах получили вращающиеся трансформаторы.

Рассмотрим последовательно математические операции, которые могут быть выполнены с помощью схем на ВТ.