Введение к работе
Актуальность исследования» В связи с постоянным увеличением в составе транспортного и промыслового флота страны количества дизельных судов различного класса и назначения, а также судов, использующих новые принципы движения, возникла необходимость в создании и применении более эффективных методов и технических средств получения исходной информации для введения ее в системы контроля и управления ССЭК и их злемектвв в процессе эксплуатации. К числу таких сложных объектов относятся экранопланы, средние рыболовные траулеры (СРТ) с винтами фиксированного и регулируемого шага (ВШ и ВИД), а такте сухогрузные теплоходы (т/х) типа "Волго-Дон".
Известно, что получение исходной информации является одним из ключевых моментов при анализе и синтезе автоматических систем контроля и управления (САК и САУ). От достоверности ее получения в судовых условиях, в том числе и на неустановившихся режимах движения, например, на волнении, в значительной степени зависит качество функционирования этих систем, эффективность и безопасность гсссплуатации ССЬК. В связи с этим, проведение широкомасштабных исследований в этих условиях на-различных плаваххцих объектах, всесторонний анализ и оценка точности как уже известных и применяемых на практике, так и новых разрабатываемых методов и технических средств ее получения", является актуальной задачей, требуадеЯ дальнейшего изучения.
При создашнт новых технических средств следует ориентироваться на автоматизированную обработку получаемой исходной информация. При этом, следует иметь в виду, что все выполняемые операции долкзш протекать в определешом интервале времени в пределах точности функционирования автоматических систем ССЫС. Необходимо такке отметить, что все возраставшие требования к качеству я надежности систем контроля и управления ССЬК (иовкцекие точности контроля, создание программных и адаптивных систем и т.д.) не могут быть полностью реализованы только лишь за счет применения современных средств автоматики, в том числе л микропроцессорной техники. Требуется дальнеКкее, более углубленное изучение я анализ Сііеци<їдческих своГ.ств объектов автоматизации: и, в первуэ очередь, динамических свойств, с учетом случайного характера протекающих в них процессов, в том числе з каналах систем контроля я
управленая ССЭК в судовых условиях.
Актуальным, в зтой связи, в научном и практическом плане является получение и использование наиболее достоверной исходной информации по динамическим свойствам различных каналов проводимости систем ССЗК при формировании, например, структурных схем адаптивных оптимальных систем управления, при моделировании эксплуатационных режимов работы главных двигателей на неустановившихся режимах и т.д.
В процессе эксплуатация CbY ССЗК, при проведении ходовых испытаний, одной из главных операций, выполняемых командой, является определение эффективной мощности (тяги) главных двигателей. Получение достоверной информации о фактически развиваемой ими мощности (тяге) в судовых условиях, в том числе и на неустановившихся режимах движения, а также о специфических свойствах исследуемых систем контроля и управления CCSK и их элементов, позволяет избежать на стадии проектирования возможных ошибок в определении эффектов взаимодействия гидродинамических комплексов и главных двигателей, своевременно вносить изменения и устанавливать оптимальные режимы их функционирования, предотвращать возможные в процессе эксплуатации тепловые и механические перегрузки, аварийные ситуации, выполнять оптимальную настройку регуляторов и так далее.
Однако, в установившейся практике получаемую от работавдего объекта по измерительным каналам .исходную информацию нельзя признать достаточно надежной и достоверной и, главным образом, по той причине, что реальный объект'функционирует в случайных режимах, а вслед за ним и измеряемые параметры (например, мощность, тяга, температура газов и др. параметры) подвержены случайным флуктуацида. Шея в виду сказанное, представляется актуальным,на основе специальных комплексных исследований, определить характер и масптабы поправок, которые должны быть учтены при использовании получаемой в судовых условиях исходной информации или установить методы ее автоматической коррекции. Такие исследования должны базироваться на результатах пассивных экспериментов, поставленных на различных объектах, с применением для их обработки и анализа современных методов математической статистики и аппарата статистической дикаг.-яки.
Выполненная в іакой постановке работа является одной из первых, а проведённые в ней иссле.-гтагкия, - новым научным подходом 4
при изучении рассматриваемой проблемы получения исходной информации для обеспечения эффективного контроля и управления ССЭК и их элементов в судовых условиях. .
О применении различных методов, в том числе и методов статистической динамики, для исследования случайных процессов, протекающих в системах контроля, управления, регулирования, диагвости-ки и т.д. ССЭК, тлеется достаточно полная информация, представленная в работах советских и зарубежных ученых: В.В.Солодовнико-ва, В.С.Пугачева, Б.Г.Доступова, И.Е.Казакова, Р.А.Нелепина, В.И.Крутова, В.И.Толшина, М.ИЛевина, А.М.Каца, С.А.Попова, Р.Ь.Францева, Д.В.Іаскарова, А.В.Шзгалевского, А.Е.Сазонова, Л.ГЛ.Павлаченкова, Л.В.Баскакова, Г.Дженкикса, Д.Ваттса, М.С.Барт-летта, Э.Хеннона, Дж.5ендата, А.Пирсола и др.
В большинстве опубликованных работ, наряду с изложением основных пологений по применяемым методам исследования, достаточно подробно рассмотрены вопросы, касающиеся их практического использования для анализа и синтеза линеґзшх и нелинейных систем ССЭК, изучения физических процессов и явлений, протекающих в них в процессе эксплуатации. В то же время, в этих работах.недостаточно внимания уделено' изучению и оценке специфических свойств объектов и, в первую очередь, на неустановившихся и переходных реялмах.
Для водоизмещающих дизельных ССоК с относительно невысокой строительной стоимостью на сегодняшний день особую актуальность приобрела задача изыскания простых, относительно недорогих методов и технических средств получения исходной информации для обеспечения их контроля к управления в судовых условиях с приемлемой для практического использования точностью. К таким методам отно-. сятся косвенные методы.
В настоящее время уже накоплен опыт применения косвенных методов, например, для контроля мо:цности главных двигателей СС'сК на установившихся реккмах движения, разработаны способы исключения факторов, вызывающих систематические погрешности измерений. Ьтому вопросу посвящены работы А.М.Каца, З.А.Хандова, И.С.Гольтрафа, В.АЗ.Гиттиса, М.П.Корчагина, оЛ.І&Е-ітского, С.И.Погодина, М.А.Брука, А.А.Рихтера, Р.А.Васильева-їііИна, В.М.Колако и др. авторов. Однако, в большинстве опуб.г.шовакшос работ недостаточно внимания уделено вопросу исследования и оценке точности косвенных методов для контроля .'.юскости главных двш'ателей ССЬК ка неустановившиеся режимах двикения.
Несмотря на го, что эти методы известны и применяют в судовых условиях уже давно, при их использовании всегда возникала определенная неуверенность, связанная с оценкой погрешности измерений мощности двигателей CCSK и, в первую очередь, динамической погрешности на неустановившихся режимах. Вместе с тем, каких-либо объективных исследований, базирующихся на строго научной оценке корреляционных связей параметров косвенного контроля с прямым параметром нагрузки главных двигателей до сих пор в полном объеме не проводилось. Проведение исследований, которые бы внесли ясность в данную проблему и, тем самым, открыли бы путь к внедрению простых и -недорогих технических средств получения исходной информации для контроля мощности двигателей мало- и среднетоннаж-еых CCSK в судовых условиях, является крайне актуальной задачей.
Для контроля величины тяги ГГД экранопланов в судовых условиях в настоящее время применяют в основном косвенные газодинамические методы, не отличающиеся (по оценкам специалистов) высокой точностью ж оперативностью обработки получаемой для ее вычисления необходимой информации. Несмотря на это, до сих пор для такого перспективного транспортного объекта еще не разработаны более точные технические средства ее непосредственного контроля. Достаточно слоеной операцией, которую необходимо проводить непосредственно на объекте в судовых условиях (с целью исключения различного рода систематических ошибок), является тарировка измерительного комплекса. Однако, для ее проведения в судовых условиях, требуется изготовление достаточно слошых тарировочнкх приспособлений, а в некоторых случаях, проведение этой важнейшей подготовительной операции на объекте либо невозможно, либо связано с опре-. деленными трудностями.
В связи с отмеченными обстоятельствами, крайне актуальной следует считать на сегодняшний день проблему поиска и разработки более эффективных методов и технически:, средств получения ИСХОДНОЙ информации для обеспечения контроля и управления ССЬК и их элементов.
Ограниченность информации по рассматриваемым вопросам и задачам изучаемой проблемы, а в некоторых случаях дане ее противоречивость, свидетельствует о ее сложности,и актуальности применительно к исследуемым ССЬК.
Такій образом, назрела необходимость в проведении исследований^ Именно к такій ксслєдованшг: я откосится рассматриваемая
работа.
Цель работы - создание методологии повышения достоверности получаемой исходной информации для систем контроля и управления ССЬК, а также разработка и создание эффективных и надежных технических средств ее получения в процессе эксплуатации.
Объектами исследования являются'ССЬК с поршневыми и газотурбинными двигателями внутреннего сгорания.
Предметом исследования являются методы и технические средства получения и обработки исходной информации для систем контроля и управления ССЬК и их элементов.