Система для группового вождения самоходных сельскохозяйственных машин

 

СИСТЕМА ДЛЯ ГРУППОВОГО ВОЖДЕНИЯ САМОХОДНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН, содержащая установленный на ведущей машине передатчик системы ориентации с двумя передающими рамочными взаимно перпендикулярными антеннами, а на ведомой машине - воспринимающие элементы, имеющие взаимно перпендикулярные приемные рамочные антенны и приемник с четвертьволновым вибратором , и устройство преобразования сигналов в координаты, содержащее первый и второй делители напряжения, фильтр и фазовый детектор, отличающаяся тем, что, с целью повыщения точности, надежности и быcтpoдeйctвия управления, она снабжена на ведомой машине девяностоградусным фазовращателем, модулятором и передатчиком команд управления с четвертьволновым вибратором, а на ведущей машине - девяностоградусным фазовращателем, первым , вторым и третьим сумматорами, первым и вторым амплитудными детекторами, первым и вторым ограничителями и логическим автоматом, при этом выход передатчика системы ориентации связан с одной из рамочных передающих антенн непосредственно , а с другой - через девяностоградусный фазовращатель и с четвертьволновым вибратором - через модулятор и передатчик команд управления, одна из приемных рамочных антенн непосредственно подк тючена к бходу первого делителя напряжения и первому входу первого сумматора , второй вход которого об1 едипен с аз вторым входом второго сумматора и входом второго делителя напряжения и через де (Л вяностоградусный фазовращатель связан с второй приемной антенной, первые входы с: второго и третьего сумматоров объединены и подключены к выходу первого делителя напряжения, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго делителя напряжения, а его выход - с входом второго амплитудного детектора, выход со ел которого подключен к первому входу логического автомата, с вторым входом которого через первый амплитудный детектор связан выход второго сумматора, при этом выход первого сумматора через ограничисо тель подан на первый вход фазового детектора , второй вход которого через ограничитель и фильтр связан с приемником, причем выход фазового детектора соединен с третьим входом логического автомата.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3736290/30-15 (22) 09.01.84 (46) 15.12.85. Бюл. № 46 (71) Воронежский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт, Государственный союзный ордена

Трудового Красного Знамени научно-исследовательский тракторный институт и Киевский институт автоматики им. XXV съезда

КПСС (72) 1О. В. Авдеев, N. А. Березовский, А. В. Ворохобин,М. И. Ковалевский, А. Н. Копытин, В. Ф. Кошмяков, М. С. Телятников, И. М. Тепляков и В. T. Чикунов (53 ) 631. 31 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 818518, кл. А 01 В 69/04 ; 1979. (54) (57) СИСТЕМА ДЛЯ ГРУППОВОГО

ВОЖДЕНИЯ САМОХОДНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН, содержащая установленный на ведущей машине передатчик системы ориентации с двумя передающими рамочными взаимно перпендикулярными антеннами, а на ведомой машине— воспринимающие элементы, имеющие взаимно перпендикулярные приемные рамочные антенны и приемник с четвертьволновым вибратором, и устройство преобразования сигналов в координаты, содержащее первый и второй делители напряжения, фильтр и фазовый детектор, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, надежности и быстродействия управления, она снабжена на ведомой машине девяностоградусным фазовращателем, модулятором и лередатÄÄSUÄÄ 1197573 A 11 4 А 01 В 69/04 чиком команд управления с четвертьволновым вибратором, а на ведущей машине— девяностоградусным фазовращателем, первым, вторым и третьим сумматорами, первым и вторым амплитудными детекторами, первым и вторым ограничителями и логическим автоматом, при этом выход передатчика системы ориентации связан с одной из рамочных передающих антенн непосредственно, а с другой — через девя ностоградусный фазовращатель и с чствертьволновым вибратором — через модулятор и передатчик команд управления, одна из приемных рамочных антенн неиосредсгвсино подключена к Входу первого делителя напряжения и первому входу первого сумматора, второй вход которого объединен с вторым входом второго сумматора и входом второго делителя напряжения и через девя ностоградусны и фазовра щател ь с вяза и с второй приемной антенной, первые входы второго и третьего сумматоров объединены и подключены к выходу первого делителя напряжения, второй вход третьего сумматора соединен с выходом второго делителя напряжения, а его выход — с входом второго амплитудного детектора, выход которого подключен к первому входу логического автомата, с вторым входом которого через первый амплитудный детектор связан выход второго сумматора, при этом выход первого сумматора через ограничитель подан на первый вход фазового детектора, второй вход которого через ограничитель и фильтр связан с приемником, причем выход фазового детектора соединен с третьим входом логического автомата.

1197573

Ua.a. = — К А sin (р;

Уа.я.. = ЛК2А . сов гр, 3

Изобретение относится. к системам для автоматического управления движением самоходных сельскохозяйственных машин.

Цель изобретения — повышение точности управления, быстродействия и надежности при групповом вождении.

На фиг. 1 представлена схема ведущей машины; на фиг. 2 — схема ведомой машины; на фиг. 3 — функциональная схема воспринимающих элементов с устройством преобразования сигнала в координаты; на фиг. 4 — функциональная схема логического автомата и его связи с исполнительными механизмами.

Система для группового вождения сельскохозяйственных машин содержит ведущую машину 1 и ведомую машину 2. На ведущей машине 1 расположен ориентир в виде излучателя электромагнитного поля, выполненный в виде двух ортогональных рамок

3 и 4, и радиопередающее устройство 5 системы ориентации, причем одна из рамок 4 запитывается через фазовращатель 6. Кроме того, на ведущей машине установлены передатчик 7 команд управления с модулятором 8, а антенной передатчика 7 команд управления служит четвертьволновый вибратор 9. На ведомой машине 2 расположены воспринимающие элементы системы ориЕнтации, выполненные в виде ортогональных рамок 10 и 11, подключенные к устройству 12 преобразования сигнала в координаты, выход которого соединен с логическим автоматом 13, кроме того, на ведомой машине установлен приемник 14 команд управления, антенной которого служит четвертьволновый вибратор 15. Функциональная схема воспринимающих элементов 10 и 11 с устройством 12 преобразования сигнала в координаты и логическим автоматом 13 содержит фазовращатель 16, делители напряжения 17 и 18, первый 19, второй 20 и третий 21 сумматоры, амплитудные детекторы 22 и 23,.фазовый детектор

24, ограничители 25 и 26, фильтр 27, на вход которого подается напряжение с выхода приемника 14 команд управления, антенной которого служит четвертьволновый вибратор

15. Логический автомат 13 содержит три идентичных канала и включает запоминающие устройства 28, 29 и 30 и сравнивающие устройства 31, 32 и 33, а также электронные ключи 34, 35 и 36, непосредственно связанные с исполнительными механизмами. Передатчик 7 команд управления предназначен для передачи опорной частоты, которая необходима для определения координаты Π— rp на ведомой машине при ее автоматическом вождении, где 0 и q> — курсовые углы ведущей и ведомой машин. Передатчик команд управления служит для реализации возможности экстренного вмешательства человека-оператора в случае возникновения неожиданного препятствия на пути ведомой машины. При этом по радиокана5

50 лу передаются команды управления, управление ведомой машиной осуществляется в данном случае вручную. Команды управле. ния, получаемые с выхода приемника команд управления, поступают на соответствующие золотники (не показаны), которые в свою очередь управляют исполнительными механизмами. При переходе на ручное управление ведомой машиной предварительно передается команда «Ручное управление», которой осуществляется переключение электрозолотников на работу от приемника команд управления. В случае автоматического вождения золотники получают команды от логического автомата.

Принцип построения логического автомата основан на запоминании начального уровня значения координаты в исходном положении при дальнейшем сравнении значения уровня текущих координат с исходным значением в процессе движения.

Система работает следующим образом.

По установке ведущей и ведомой машин в исходное положение и включении аппаратуры сигнал с выхода передатчика системы ориентации поступает на рамочный излучатель 3 и через девяностоградусный фазовращатель 6 на передающий рамочный излучатель 4, которыми излучается в эфир на частоте 3 кГц. Кроме того, сигнал с передатчика системы ориентации поступает на модулятор 8 передатчика 7 команд управления, где происходит модуляция несущей частоты 166,5 МГц частотой 3 кГц, после чего четвертьволновым вибратором 9 этот сигнал излучается в эфир. Сигнал, излученный передатчиком 5 системы ориентации, принимается рамочными приемными антеннами 10 и 11 и поступает на устройство 12 преобразования сигнала в координаты. Одновременно сигнал, излученный передатчиком команд управления, принимается четвертьволновым вибратором 15 и поступает на приемник 14 команд управления, где детектируется, и на выходе приемника появляется сигнал с частотой 3 кГц.

Этот сигнал является опорным для фазового детектора 24. После обработки принятого сигнала в устройстве 12 преобразования сигнала в координаты на выходных элементах этого устройства появятся сигналы, пропорциональные значению координат.

Этими элементами являются фазовый 24 и амплитудные 22 и 23 детекторы. На выходе фазового детектора появляется напряжение, зависящее от разности курсовых углов ведущей и ведомой машин &в - cp, а на выходе амплитудных детекторов появляются напряжения сигналов, зависящие от курсового угла ведомой машины, но изменяющиеся по разным законам

1197573 где Кь К вЂ” коэффициенты пропорциональности, зависящие от конкретно выбранных схем;

А — амплитудное значение напряжения на выходе детекторов.

Далее сигналы поступают на логический автомат 13, содержащий три идентичных канала. Наличие сигналов на входе логического автомата означает, что система подготовлена к началу движения. Для того, чтобы приступить к движению, необходимо записать начальные значения координат

8, rp, Х и Y в запоминающие устройства 28, 29 и 30 логического автомата 13 нажатием кнопки «Запись» (на фиг. 4 не показана).

После этого система окончательно готова к движению. Для начала движения человек-оператор через передатчик команд управления подает команду «Ручное управление». Затем передаются команды «Муфта сцепления», «Реверс вперед». После получения команды «Муфта сцепления» исполнительный механизм муфты устанавливается в исходное положение, и ведомая машина начинает движение. Одновременно начинает движение ведущая машина., При выключении команды «Ручное управление» электрозолотники исполнительных механизмов переключаются на работу от логического автомата. Опорная частота присутствует в эфире постоянно, несмотря на режим движения, а для лучшей фильтрации опорной частоты в целях повышения точности определения координаты 9-rp используется фильтр 27. Как только машины начали движение, в результате различных факторов (разный коэффициент сцепления с грунтом, неодинаковые обороты двигателей и т. д.) на выходах фазового и амплитудных детекторов появятся сигналы текущих координат, которые могут отличаться от начальных значений, записанных в запоминающие устройства. Сигналы с детекторов и запоминающих устройств поступают на входы устройств сравнения, на выходе которых и появляются сигналы коррекции при рассогласовании заданных и текущих координат. Наибольшей чувствительностью к приращению рассогласования обладает канал, управляющий «Газом». Это обусловлено тем, что для частоты работы системы ориентации 3 кГц ведомая машина находится для реальных условий работы в ближней зоне излучающей системы передатчика, где приращение сигнала пропорциональцо кубу приращения расстояния между машинами.

Поэтому система в первую очередь стре10 мится восстановить равновесие по расстоянию между машинами. Сигналы с выхода сравнивающего устройства 33 поступают на исполнительные механизмы «Газа» через электронные ключи 35 и 36. При отклонении ведущей машины от начального курса на выходе фазового детектора 24 возникает сигнал, отличный от записанного в запоминающем устройстве 28 на величину, пропорциональную приращению Ь 9. При этом на выходе сравнивающего устройства 31 появится сигнал коррекции, обеспечи20 вающий поворот ведомои машины до прихода системы в равновесие по разности кур совых углов 9-q. При отклонении ведомой машины от начального курса на выходе амплитудного детектора 22 возникает сигнал, 23 отличный от начального, записанного в запоминающем устройстве, на величину, пропорциональную приращению ЛО. При этом на выходе сравнивающего устройства 32 появляется сигнал коррекции, обеспечивающий поворот ведомой машины до прихода систе30 мы в равновесие по углу v . Так как координаты О и Х взаимосвязаны, а смещение ведомой машины вправо или влево относител ьно ведущей и отклонение по курсовому углу корректируется включением бортовых фрикционов и тормозов, то

35 объединены схемы сравнения 31 и 32 по выходам. При остановке ведомой машины сначала передается команда «Ручное управление», а затем команды «Муфта», «Реверс», «Выключить тормоза» и т. д., в зависимости от необходимости.

Таким образом, повышается надежность, точность и быстродействие системы, 1197.573

Фиг. 3 ф Г.

ll97573

1197573

ФР2. 4Реда кто р А. Гул ь ко

Заказ 7541/1

Составитель Б. Кузьмич

Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Тираж 742 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4