Устройство для автоматического вождения мобильных агрегатов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ МОиИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее соединенные последовательно тракторный датчик, сумматор, преобразователь сигнала управления и исполнительный механизм поворота агрегата, выход которого соединен с вторым входом сумматора через модель агрегата, отличающ ее с я тем, что, с целью повышения качества автоматического вождения, модель агрегата включена последовательно между тракторным датчиком и сумматором и снабжена двумя инер- . ционными звеньями, тремя интеграторами и блоком сравнения, при этом первьй вход первого инерционного звена соединен с четвертым входом сумматора и выходом исполнительного механизма поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока сравнения , входом второго инерционного звена , вторыми входами первого и второго интеграторов и входом третьего интегратора , а третий вход соединен с выходом третьего интегратора и пятым входом сумматора, причем выход первого инерционного звена соединен с первым входом, первого интегратора, четвертым входом блока сравнения и третьим входом сумматора, выход пер (Л вого интегратора соединен с первым входом второго интегратора, третьим входом блока сравнения и вторым входом сумматора, выход второго интегратора соединен с вторым входом блока сравнения и первым входом сумматора , а выход второго инерционного звена соединен с пятым входом блока Од Од сравнения, одновременно выход тракторного датчика соединен с первьй CD со входом блока сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

{ l9) (! Ц

4(51) А 01 В 69/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3696132/30-15 (22) 02,02.84 (46) 15.07.85. Бюл. N - 26 .(72) В.П.Волков, Ф.В.Кальянов, В.П.Морозов и А.В.Черницер (71-) Научно- производственное объединение по тракторостроению "НАТИ" и Ордена Ленина институт проблем управления (53) 631.311(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В. 10011879, кл. А 01 В 69/04, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВОЖДЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ, содержащее соединенные последовательно тракторный датчик, сумматор, преобразователь сигнала управления и исполнительный механизм поворота агрегата, выход которого соединен с вторым входом сумматора через модель агрегата, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения качества автоматического вождения, модель агрегата включена последовательно между тракторным датчиком и сумматором и снабжена двумя инерционными звеньями, тремя интеграторами и блоком сравнения, при этом первый вход первого инерционного звена соединен с четвертым входом сумматора и выходом исполнительного механизма поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока сравнения, входом второго инерционного звена, вторыми входами первого и второго интеграторов и входом третьего интегратора, а третий вход соединен с выходом третьего интегратора и пятым входом сумматора, причем выход первого инерционного звена соединен с первым входом. первого интегратора, четвертым входом блока сравнения и третьим входом сумматора, выход первого интегратора соединен с первым входом второго интегратора, третьим входом блока сравнения и вторым- входом сумматора, выход второго интегратора соединен с вторым входом блока сравнения и первым входом сумматора, а выход второго инерционного звена соединен с пятым входом блока сравнения, одновременно выход тракторного датчика соединен с первым входом блока сравнения.

1166690

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к конструкции устройств для автоматического вождения мобильных агрегатов. 5

Цель изобретения — повышение качества автоматического вождения.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, Устройство содержит последова- 10 тельно соединенные тракторный датчик 1, модель 2 агрегата, сумматор 3, преобразователь 4 сигнала и исполни. тельный механизм 5 поворота агрегата, выход которого соединен с первым 15 входом модели 2 агрегата, при этом модель 2 агрегата снабжена двумя инерционными звеньями 6 и 7, тремя интеграторами 8-10 и блоком 11 сравнения. Первый вход инерционного зве- 20 на 6 соединен с четвертым входом сумматора 3 и выходом исполнительного механизма 5 поворота агрегата, второй его вход соединен с выходом блока I1 сравнения, входом второго 25 инерционного звена 7, вторыми входами первого 8 и второго 9 интеграторов и входом третьего 10 интегратора, а третий вход соединен с выходом третьего интегратора 10 и пятым вхо- З0 дом сумматора 3. Выход первого инерционного звена б соединен с первым входом первого интегратора 8, четвертым входом .блока 11 сравнения и третьим входом сумматора 3, выход первого интегратора 8 соединен с первым входом второго интегратора 9, тре-тьим входом блока 1I сравнения и вторым входом сумматора 3, выход второго интегратора 9 соединен с вторым входом блока 11 сравнения и первым входом сумматора 3, а выход второго инерционного звена 7 соединен с пятым входом блока 11 сравнения. Выход тракторного датчика 1 соединен с первым входом блока 11 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку структура модели 2 агре- гата соответствует структуре реального агрегата, как объекта управления движением, а йа первый вход модели 2 агрегата подается сигнал с выхода исполнительного механизма 5 поворота агрегата, соответствующий реальному .управляющему воздействию на агрегат, то выходные сигналы модели 2 должны соответствовать координатам состояния мобильного агрегата, а именно:выходной сигнал интегратора 9 — траекторному отклонению кинематического центра агрегата, выходной сигнал интегратора 8—

его производной (курсовому углу), выходной сигнал инерционного звена 6 — угловой скорости отклонения агрегата от задающей траектории.

Сумма этих сигналов образует оценку отклонения тракторного датчика 1 от задающей траектории, а сигнал разности между этой оценкой и .реальным измерением датчика 1 получается. на выходе блока 11 сравнения за

1 счет подачи сигнала датчика 1 с соответствующим знаком. Отсюда ясно, что при точном движении агрегата по задающей траектории сигнал на выходе блока 11 сравнения должен быть нулевым. Если это не так (например, изза возмущений, которые действуют на агрегат, а на модель 2 не действуют, не точного совпадения параметров модели 2 и агрегата, шумов измерений и т.д.), то на выходе блока 11 сравнения появится ненулевой сигнал ошибки, корректирующий вторые входы .каждого иэ блоков модели 2 так, что сигналы с выходом модели 2 агрегата будут изменяться в сторону уменьшения сигнала ошибки и таким образом будут непрерывно отслеживать действительные координаты состояния агрегата.

Принципиальным отличием предлагаемой модели 2 агрегата от известных, обусловливающим ее свойства, является наличие второго входа модели 2 и замыкание внутренней отрицательной обратной связи по разности координат фактического и восстановленного в модели 2 состояния агрегата.

Работу модели 2 можно формально описать следующей системой дифференциальных уравнений:

3x„((

С1х, Ж

=х,(Ц 1,g®;

)ф Ъ

Яхэя 1 К вЂ” = — x,ß вЂ” 3(a) k,e(t);

ЦЦ.)8)-(If>X,(t)

11ббб90 модели 2 агрегата соответственно, При наличии в устройстве интегра

x(t) и y(e) — входные сигналы от тора 10 оно работает следующим обисполнительного механизма 5 поворо- разом. Постоянные или медленно мета и от тракторного датчика 1 соот- няющиеся возмущения, вызванные асимветственно, Т и К вЂ” постоянная .вре- 5 метрией условий поворота мобильного мени и коэффиципнт передачи блока 6, агрегата вправо и влево, приводят соответствующие аналогичным парамет- к уводу агрегата от задающей траекрам påàëüío..î агрегата, h< Ьг, h — тории. Вследствие этого в сигнале весовые коэффициенты на втором, ошибки, снимаемом с блока 11 сравтретьем и четвертом входах блока 11 1О нения модели 2 агрегата появляется сравнения, определяемые местом рас- соответствующая составляющая Интегсоставляющая положения тракторного датчика 1 ратор 10 на на вход которого подается на агрегате, k<, К, 1 - pac«v- сигнал ошибки с блока 11, формирует ные коэффициенты, определяемые по оценку возмущения. Выходной сигнал известной методике. подается на третий

Вьмодные сигналы модели 2 и ис- вход инерционного звена 6 (как и полнительного механизма 5 поворота реальное возмущение на агрегат) и поступают на сумматор 3, выходной на пятый вход а на пять вход сумматора 3. Здесь сигнал которого можно записать формируется до л с дополнительная составляюн а, пропорциональная возмущению, которая в сумме

1 x (e) + 1 Д (t))

3 З 4 ) с основным управляющим сигналом обесгде 1, 1 1 1 — расчетные г Ч ° Ф печивает компенсацию постоянных или весовые коэффициенты на соответстщих ход х сумматора 3 определя . ванного ими увода агрегата от задаюемые по известной методике. щей траектории

Управляющий сигнал с выхода сумматора 3, через преобразователь 4

При наличии в устройстве ине и у ройстве инерционного звена 7 оно работает следующим сигнала подается на исполнительный образом о разом Вождение агрегата по завимеханизм 5 поворота агрегата, что и ЗО симым симым задающим траекториям обычно обеспечивает замыкание основного кон- приводит к накоплению искривлений тура управления.

S так как при каждом последующем проТаким образом, работоспособность ходе задающая траектория все больше устройства обеспечивается сигналами отличается от исходной за счет ошиот модели 2 агрегата и не зависит бок слежения. Дополнительное инер.от выноса тракторного датчика 1 отно- ционное звено 7, постоянная времени с тельно кинематического центра мо- которого соответс соответствует постоянной бильного агрегата, Более того опти- времени реальн

Э е ьнои замкнутой системы мизация параметров К, К, К моде- автоматического еского вождения при подаче ли 2 агрегата на основе йзвестньм 4О на -его вход си э вход сигнала ошибки с выхоца методов теории оптимального управле- . блока 11 срав сравнения, дает оценку зания позволяет получить наилучшее дающей тра к ющеи траектории. Сигнал с выхода в.среднеквадратическом смысле сле1 инерционного -звена 7 подае на подается. на пя.жения выходных сигналов модели за тый вход блока 11 срав е . сравнения, вслед-. действительными координатами состоя- 4 ствие чего происходит компенсация ния агрегата, а оптимизация парамет- составляющей от задающей траектории ров 1<, 1, 1,1 4 — сформировать в сигнале ошибки, снимаемом с бло,сигнал управления ь инимизирующий ка 11 сравнения. За счет этого исклю-, траекторную ошибку вождения агрега- чается накопление искривлений обусt та при заданнои интенсивности управ- 5О ловленньм неидеальностью задающих ляющих воздействий. траекторий.

1166690

Составитель С.Заруцкий

Техред О,Ващишина Корректор С.Черни

Редактор А.Ревин

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 4347/1 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5