печать / Андр 1
.docxМинистерство образования и науки, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА украины
ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
институт компьютерных систем
кафедра компьютеризированных систем управления
Автоматизация типовых производственных процессов
Практическая работа №1
«Автоматизированная лазерная система ориентации и управления движением дно углубительного судна»
Выполнили:
Cтуденты
группы АТ-092
Задыр И.Г
Калигаева А.А.
Соломянный А.
Орманжи А.
Проверил: Андриевский Г.Г.
Одесса
2012г.
Дано:
Представлена функциональная схема рассматриваемой системы. Описано назначение системы, подробно рассмотрена ее работа. Сообщается о заданиях и параметрах, которые должны быть введены в систему для ее нормального функционирования об индикации, которая должна быть получена оператором в процессе работы системы, об информации, выдаваемой самой системой и о том что при этом система обеспечивает.
Цель работы:
-
Изучить представленное описание функциональной схемы системы и ее работу.
-
На основании изучения функциональной схемы системы составить общую блок-схему системы ориентации и управления для «рекламного» представления этой сложной системы опираясь на один из обычных подходов при составлении схем аналогичных автоматизированных систем, а именно: представить схему в виде следующих подсистем:
-
Объектовая подсистема,
-
Измерительная и приемно-передающая подсистема,
-
Управляющий вычислительный комплекс и задающая подсистема.
Система предназначена для автоматического определения координат многочерпакового папильонажного земснаряда в реальном масштабе времени, автоматического управления его движением по технологической траектории.
При установке системы на борту объекта ориентация осуществляется с помощью двух уголковых отражателей, установленных в определенных опорных пунктах вне объекта (в частности, на берегу).
Для автоматического определения необходимых координат объекта и движения с заданным углом папилонирования система обеспечивает измерение двух расстояний до двух опорных пунктов, измерение угловых направлений на них, сопровождение полем опорных пунктов в горизонтальной (если нужно и в вертикальной) плоскости, выдачу информации о расстояниях и углах для управляющей вычислительной машины (УВМ) . Программа УВМ выполняет необходимые вычисления для получения топоцентрических координат местонахождения самой системы, привязанных к плану дноуглубительных работ и для управления движением судна по заданной траектории.
Система состоит из:
-
УВМ (управляющая вычислительная машина)
-
Блок индикации
-
Блок управления лебедками
-
Блок обмена информацией
-
Блоки измерения расстояния
-
аналоговый блок (оптико электронных узлов)
-
цифровой блок (оптико электронных узлов)
-
оптико электронные узлы
-
блок вертикального наведения
-
блок горизонтального наведения
-
оптико-электронный узел
-
лазер
-
передающий объектив
-
генератор накачки лазера
-
приемный объектив
-
регулируемая диафрагма
-
фотоприемник
-
четырехканальный усилитель
-
-
блок слежения
-
световод
-
суммирующий усилитель
-
блок сравнения
-
микродвигатель диафрагмы
-
блок нормирования 1
-
блок нормирования 2
-
блок автопоиска
-
нормально разомкнутый ключ
-
амплитудный детектор
-
нормально замкнутый ключ
-
амплитудный детектор
-
входной сумматор 1
-
входной сумматор 2
-
выходной вычитающий усилитель
-
нормирующий усилитель
-
амплитудный детектор
-
управляемый делитель
-
нормально замкнутый ключ
-
нормально замкнутый ключ
-
управляемый делитель
-
амплитудный детектор
-
входной сумматор
-
усилитель
-
нелинейный элемент типа «гистерезис»
-
ключ
-
выходной вычитающий усилитель
-
отражатели
рис.1 Функциональная схема предполагаемой системы
Обозначения:
ЛД1,ЛД2 – лазерные дальномеры
ИУ1,ИУ2 – измерители углов
УН1,УН2 – устройства наведения
ВЧБ – датчик привода верхнего черпакового барабана
ПАК1, ПАК2, ПАК3, ПАК4, ПАК5 – измерительные преобразователи
ОТ1, ОТ2 – отражатели
УСО – устройство связи с объектом
ПАА1 – согласующий преобразователь
ПКА1 – усилитель мощности выходов ПКА
ПОП – пульт оператора процесса
БИ - блок индикации
УСсО – устройство связи с оператором
УВМ – управляющая вычислительная машина
ПМО – программно математическое обеспечение
БУН – блок управления наведением
УОИ (интерфейс) – устройство обработки информации
ИМ – исполнительный механизм
УВК – управляющий вычислительный комплекс и задающая подсистема
-
Объектовая подсистема включает в себя сам объект управления (ОУ), условно разбиваемый на исполнительные механизмы (ИМ) т.е. лебедки, обеспечивающие движение объекта по траектории; датчик привода верхнего черпакового барабана (ВЧБ), с которого берется информация о силе тока в приводе ВЧБ, датчики лазерной системы ориентации: ЛД1 и ЛД2 – лазерные дальномеры; ИУ1 и ИУ2 – измерители углов (угломерные устройства), блок слежения и устройства наведения УН1 и УН2 необходимы для поиска отражателей, слежения за ними при движении судна.
Перечисленные датчики выдают информацию о расстояниях до отражателей, о курсовых углах на отражатели и о рассогласовании оптической оси дальномера с направлением на отражатель.
Лазерные дальномеры выполняют циклические измерения расстояний до отражателей и выдают их числовые эквиваленты.
В качестве устройства наведения может быть использовано серийно выпускаемое промышленностью двух координатное механическое устройство типа УН-16 от телеустановки типа ПТУ(или другое устройство). На поворотной площадке УН-16 устанавливается лазерный приёмопередатчик. Устройство наведения обеспечивает повороты приёмопередатчика в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Блок управления наведением (блок слежения, входит в состав оптико-электронного узла) на основе анализа отраженных от призм сигналов формирует сигналы управления двигателями устройства наведения для выполнения сопровождения лучом отражателей, поиска последних в начале работы или затем при срыве сопровождения.
Поиск и сопровождение может вестись как в горизонтальной так и в вертикальной плоскости, однако при обеспечении достаточно широкой диаграммы излучения по вертикали (около 5 градусов) обычно слежение ведется в одной плоскости.
Угломерные устройства преобразуют углы положения оптико-электронных узлов в горизонтальной плоскости в числовые эквиваленты.
-
Измерительная и приемно-передающая подсистемы – это устройства связи с объектом (УСО), измерительные преобразователи код-аналог (ПКА) или аналог-код (ПАК), передающие и приемные устройства.
Устройство связи с объектом дает возможность преобразовать аналоговые и цифровые сигналы, реагировать на них, позволяет осуществлять связь с объектом, функционирующем в реальном масштабе времени.
Измерительный преобразователь ПАК1 служит для преобразования информации о силе тока в приводе ВЧБ. (чем больше сила тока, тем скорость движения по прорези должна быть меньше).
Измерительные преобразователи ПАК2 и ПАК4 – для преобразования информации о курсовых углах на отражатели ОТ1 и ОТ2.
ПАК3 и ПАК5 – для преобразования информации об измеренных расстояниях до отражателей ОТ1 и ОТ2.
Преобразователь ПКА1 (преобразователь код-аналог) служит для управления работой лебёдок. Поскольку выходящие электрические характеристики УСО и цифро-аналогового канала (например канала лебёдки) существенно выше, чем входов УСО, то между ПКА1 и УСО включен согласующий преобразователь ПАА1, основными задачами которого являются:
- усиление мощности выходов ПКА до входного диапазона мощностей соответствующей аппаратуры объекта управления (ОУ);
- нормирование сигналов;
- преобразование информации между выходом ПКА и входами аппаратуры объекта управления.
-
Управляющий вычислительный комплекс и задающая подсистема включает в себя: пульт оператора процесса(ПОП) с блоком управления, буферным устройством (устройством обмена информацией), блоком задатчиков, блоком адресов, а также управляющую вычислительную машину с программно-математическим обеспечением и наконец – блок индикации (БИ).
Управляющий вычислительный комплекс позволяет обрабатывать информацию для определения координат судна в реальном масштабе времени и осуществлять управление движением судна.
Буферное устройство состоит из схем управления регистрами, регистра углов и регистра расстояний. Блок предназначен для приема информации о расстояниях и углах из ввода УВМ параллельным кодом для вычисления координат управляемого объекта.
Кодовые сигналы значения отклонений фактического угла подхода к бровке от заданного подаются в блок регистров индикатора и блок адресов.
Блок управления содержит все органы для ввода заданий, управления системой и получения промежуточной информации, результатов расчёта и т.д.
Выводы:
В ходе данной работы мы изучили представленное описание функциональной схемы и систему ее работы. На основании ее составили общую блок-схему данной системы с описанием ее работы. При составлении блок-схемы использовали обычный подход построения аналогичных автоматизированных систем т.е. представили ее в виде трех подсистем: объектовая, измерительная и приемо-передающая, управляющий вычислительный комплекс и задающая подсистема.